hàm lượng chất chống oxi hóa butyl hydroxytoluen (bht) và butyl hydroxyanisol (bha)
Post on 24-Jul-2016
256 Views
Preview:
DESCRIPTION
TRANSCRIPT
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 ĐÓNG GÓI
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 ĐÓNG GÓI
Chuyên 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
III
LỜI CAM ĐOAN
Tôi cam đoan Luận văn thạc sỹ khoa học với đề tài “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” là công trình nghiên cứu của bản thân.
Các thông tin tham khảo dùng trong luận văn được lấy từ các công trình nghiên cứu có
liên quan và được nêu rõ nguồn gốc trong danh mục tài liệu tham khảo. Các kết quả
nghiên cứu trong luận văn là trung thực và chưa được công bố trong bất kì công trình
khoa học nào khác.
Hà Nội, ngày 15 tháng 01 năm 2015
Học viên
Trần Thị Thu Phương
IV
LỜI CẢM ƠN
Với lòng biết ơn sâu sắc, tôi xin chân thành cảm ơn PGS.TS. Từ Bình Minh đã
định hướng nghiên cứu, tận tình hướng dẫn và tạo những điều kiện tốt nhất cho tôi
hoàn thành Luận văn này!
Tôi xin bày tỏ lòng biết ơn chân thành tới các thầy, cô của Bộ môn Hóa học
phân tích; đặc biệt là TS. Phạm Thị Ngọc Mai đã giúp đỡ, tạo điều kiện và cho tôi
nhiều lời khuyên giá trị trong thời gian tôi thực hiện Luận văn!
Tôi xin được gửi lời cảm ơn chân thành tới ban lãnh đạo Viện Dệt may và các
anh chị, các bạn công tác tại Trung tâm thí nghiệm Dệt may, Viện Dệt may đã tạo điều
kiện thuận lợi cho tôi được học tập và nghiên cứu.
Tôi cũng xin gửi lời cảm ơn các anh chị, bạn bè của tập thể lớp cao học hoá K23,
đặc biệt là những người bạn trong nhóm hoá phân tích K23 đã giúp đỡ, động viên tôi
trong suốt quá trình học tập và nghiên cứu tại Khoa Hóa học, Trường Đại học Khoa
học Tự nhiên, Đại học Quốc gia Hà Nội.
Cuối cùng tôi xin gửi lời cảm ơn tới gia đình và bạn bè đã luôn động viên, chia
sẻ mọi khó khăn cùng tôi.
Hà Nội, ngày 15 tháng 01 năm 2015
Học viên
Trần Thị Thu Phương
V
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 .............................................................................................................. 1
CHƯƠNG 1. TỔNG QUAN ........................................................................................ 4
1.1. GIớI THIệU Về CHấT CHốNG OXI HÓA HYDROXYTOLUENE BUTYLATED (BHT) VÀ
BUTYLATED HYDROXYANISOLE ( BHA ) .................................................................... 4
1.1.1. Cấu tạo và tính chất lí hóa ............................................................................ 4
1.1.2. Độc tính và liều lượng cho phép .................................................................... 5
1.1.3. Sản xuất & sử dụng ....................................................................................... 7
1.2. GIớI THIệU SƠ LƯợC Về MẫU PHÂN TÍCH ................................................................. 9
1.2.1. Sơ lược về LDPE và HDPE ........................................................................... 9
1.2.2. Sự có mặt của các chất chống oxi hóa trong polyme ..................................... 11
1.3. MộT Số PHƯƠNG PHÁP PHÂN TÍCH BHT VÀ BHA .................................................. 12
CHƯƠNG 2. 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 của phương pháp phân tích .............................................. 16
2.2.2 Xác nhận giá trị sử dụng của phương pháp .................................................... 19
2.3. QUY TRÌNH THựC NGHIệM ..................................................................................... 23
2.3.1. Quy trình xử lý mẫu trên nền LDPE .............................................................. 23
2.3.1. Quy trình xử lý mẫu trên nền 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 3. KẾT QUẢ VÀ THẢO LUẬN ............................................................... 28
VI
3.1 TốI ƯU HÓA 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 dòng 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 của các 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 và BHA ................................. 37
3.2.2 Giới hạn phát hiện LOD và giới hạn định lượng LOQ của thiết bị đối với
chất phân tích ......................................................................................................... 38
LOD của thiết bị được xác định như mục 2.2.2 ....................................................... 38
3.2.3 Độ lặp lại của 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 trên nền mẫu LDPE ........................................................................ 40
3.3.2 Phân tích trên nền mẫu HDPE ...................................................................... 52
3.4. KếT QUả PHÂN TÍCH MộT Số MẫU THậT ................................................................... 62
3.4.1. Kết quả phân tích hàm lượng BHT và BHA trong mẫu bao bì đóng gói các
sản phẩm dệt may ................................................................................................... 62
3.4.2. Kết quả phân tích một BHT và BHA trong một 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
VII
DANH MỤC CHỮ VIẾT TẮT
Chữ viết tắt Tiếng Anh Tiếng Việt
ADI Acceptable Daily Intake Lượng vào hàng ngày có thể chấp nhận được
ASTM American Society for Testing and Materials
Hiệp hội Vật liệu và Thử nghiệm Mỹ
BHA Butylated hydroxyanisole
BHT Butylated hydroxytoluene
CAS Chemical Abstracts Service Dịch vụ tóm tắt hoá chất
CTCT Công thức cấu tạo
CTPT Công thức phân tử
EI Electron ionization Ion hóa va đập điện tử
FAO Food and Agriculture Organization
Tổ chức Nông lương
FDA Food and Drug Administration Cục quản lý Thực phẩm và Dược phẩm Hoa Kỳ
GC-MS Gas chromatography – Mas spectrometry
Sắc kí khí ghép nối khối phổ
IDL Instrument Detection Limit Giới hạn phát hiện của thiết bị
IS Internal standard Chất nội chuẩn
JECFA Joint FAO/WHO expert committee on food additives
Ủy ban chuyên gia quốc tế về phụ gia thực phẩm
KLPT Khối lượng phân tử LOQ Limit of Quantity Giới hạn định lượng MDL Method Detection Limit Giới hạn phát hiện của phương pháp MSD Mass spectrometry detector Detector khối phổ MM Methyl myristate
ND Not detected Không phất hiện thấy (Nhỏ hơn giới hạn phát hiện của phương pháp)
NCI Negative chemical ionization Ion hóa hóa học âm ppb Part per billion Nồng độ / hàm lượng phần tỉ ppm Part per million Nồng độ / hàm lượng phần triệu
SIM Selected ion monitoring Chế độ quan sát chọn lọc ion
UNEP United Nations Environment Programme
Chương trình môi trường Liên Hợp Quốc
USDA United States Department of Agriculture
Bộ Nông nghiệp Hoa Kỳ
WHO World Health Organization Tổ chức Y tế thế giới
VIII
DANH MỤC HÌNH
Hình 2.1. Sơ đồ cấu tạo hệ sắc kí khí khối phổ ............................................................... 19
Hình 3.1. Sắc đồ sự ảnh hưởng của diện tích pic vào nhiệt độ cổng bơm mẫu ................ 29
Hình 3.2. Săc đồ sự ảnh hưởng của tốc độ dòng khí mang đến diện tích pic................... 30
Hình 3.3. Săc đồ sự ảnh hưởng của nhiệt độ buồng ion đến diện tích pic ....................... 31
Hình 3.4. Sắc đồ thời gian lưu của BHT, BHA và MM .................................................. 33
Hình 3.7. Phổ khối lượng của BHA chế độ scan ............................................................ 35
Hình 3.8. Phổ khối lượng của BHA chế độ SIM ............................................................ 35
Hình 3.9. Phổ khối lượng của MM chế độ scan .............................................................. 36
Hình 3.10. Phổ khối lượng của MM chế độ SIM ............................................................ 36
Hình 3.11. Đồ thị sự phụ thuộc của độ thu hồi vào thời gian chiết ................................. 40
Hình 3.12. Sự phụ thuộc của độ thu hồi vào thời gian chiết mẫu .................................... 45
Hình 3.13. Sự phụ thuộc của độ thu hồi vào thời gian chiết mẫu .................................... 48
Hình 3.14. Sự phụ thuộc của độ thu hồi vào thời gian chiết mẫu .................................... 52
Hình 3.15. Sự phụ thuộc của độ thu hồi vào thời gian chiết mẫu. ................................... 56
Hình 3.16. Sơ đồ tổng hợp các phương pháp chiết mẫu ................................................. 61
Hình 3.17. Phương pháp chiết tối ưu cho cả 2 nền mẫu .................................................. 62
IX
DANH MỤC BẢNG BIỂU
Bảng 1.1. Cấu tạo và tính chất vật lý của BHT, BHA ...................................................................... 5
Bảng 1.2. Sản lượng BHT ở một số nước trên thế giới.................................................................... 8
Bảng 1.3. Một số lĩnh vực chính sử dụng BHT ................................................................................... 8
Bảng 1.4. Kí hiệu một số loại nhựa thông dụng .................................................................................. 9
Bảng 1.5. Một số đặc tính vật lí của nhựa LDPE và HDPE .......................................................... 10
Bảng 1.6. Một số phương pháp phân tích BHT, BHA ..................................................................... 14
Bảng 2.1. Cách chuẩn bị dung dịch chuẩn làm việc .......................................................................... 26
Bảng 2.2. Cách chuẩn bị các dung dịch để dựng đường chuẩn .................................................... 27
Bảng 3.1. Các mảnh phổ đặc trưng của BHT và BHA ................................................................... 31
Bảng 3.2: Các thông số tối ưu hóa cho quá trình chạy sắc kí ........................................................ 32
Bảng 3.5. Chương trình nhiệt độ của GC cho phân tích BHT, BHA ......................................... 32
Bảng 3.4. Thời gian lưu và độ rộng cửa sổ thời gian lưu của BHT,BHA và nội chuẩn
MM .......................................................................................................................................................................... 33
Bảng 3.5. Đường chuẩn của BHT ............................................................................................................. 37
Bảng 3.6. Đường chuẩn của BHA ............................................................................................................ 37
Bảng 3.7. Giới hạn phát hiện và giới hạn định lượng của các chất ............................................ 38
Bảng 3.8. Độ lặp lại của thiết bị ở nồng độ 0,5ppm .......................................................................... 38
Bảng 3.9. Độ lặp lại của thiết bị ở nồng độ 2,0ppm .......................................................................... 39
Bảng 3.10. Độ lặp lại của thiết bị ở nồng độ 5,0ppm ....................................................................... 39
Bảng 3.11. Khảo sát thời gian chiết mẫu ................................................................................................ 40
Bảng 3.12. Giới hạn phát hiện của BHT và BHA theo phương pháp lắc ................................ 41
Bảng 3.13. Độ chụm và độ đúng ở khoảng nồng độ thấp trên đường chuẩn ......................... 42
Bảng 3.14. Độ chụm và độ đúng ở khoảng nồng độ trung bình trên đường chuẩn ............. 42
Bảng 3.15. Độ chụm và độ đúng ở khoảng nồng độ cao trên đường chuẩn ........................... 43
Bảng 3.16. Khảo sát thời gian chiết .......................................................................................................... 44
Bảng 3.17. Giới hạn phát hiện và giới hạn định lượng của 2 chất phân tích .......................... 45
Bảng 3.18. Độ chụm và độ đúng ở khoảng nồng độ thấp trên đường chuẩn ......................... 46
Bảng 3.19. Độ chụm và độ đúng ở khoảng nồng độ trung bình trên đường chuẩn ............. 46
Bảng 3.20. Độ chụm và độ đúng ở khoảng nồng độ cao trên đường chuẩn ........................... 47
Bảng 3.21. Khảo sát thời gian siêu âm .................................................................................................... 48
Bảng 3.22. Giới hạn phát hiện và giới hạn định lượng của 2 chất phân tích .......................... 49
Bảng 3.23. Độ chụm và độ đúng ở khoảng nồng độ thấp trên đường chuẩn ......................... 49
Bảng 3.24. Độ chụm và độ đúng ở khoảng nồng độ trung bình trên đường chuẩn ............. 50
Bảng 3.25. Độ chụm và độ đúng ở khoảng nồng độ cao trên đường chuẩn ........................... 50
X
Bảng 3.26. Tổng kết 3 phương pháp chiết đối với mẫu LDPE ..................................................... 51
Bảng 3.27. Khảo sát thời gian siêu âm .................................................................................................... 52
Bảng 3.28. Giới hạn phát hiện và giới hạn định lượng của 2 chất phân tích .......................... 53
Bảng 3.29. Độ chụm và độ đúng ở khoảng nồng độ thấp trên đường chuẩn ......................... 54
Bảng 3.30. Độ chụm và độ đúng ở khoảng nồng độ trung bình trên đường chuẩn ............. 54
Bảng 3.31. Độ chụm và độ đúng ở khoảng nồng độ cao trên đường chuẩn ........................... 55
Bảng 3.32. Khảo sát thời gian siêu âm .................................................................................................... 56
Bảng 3.33. Giới hạn phát hiện và giới hạn định lượng của 2 chất phân tích .......................... 57
Bảng 3.34. Độ chụm và độ đúng ở khoảng nồng độ thấp trên đường chuẩn ......................... 58
Bảng 3.35. Độ chụm và độ đúng ở khoảng nồng độ trung bình trên đường chuẩn ............. 58
Bảng 3.36. Độ chụm và độ đúng ở khoảng nồng độ cao trên đường chuẩn ........................... 59
Bảng 3.37. Tổng kết 3 phương pháp chiết đối với mẫu LDPE ..................................................... 60
Bảng 3.38: Hàm lượng BHT và BHA trong mẫu bao bì áo sơ mi .............................................. 62
Bảng 3.39 : Hàm lượng BHT và BHA trong mẫu bao gói thực phẩm ...................................... 63
1
LỜI MỞ ĐẦU
Polyme được sử dụng rộng rãi trong mọi lĩnh vực của cuộc sống hiện đại, bao
gồm trong công nghiệp thực phẩm, dược phẩm, y tế, đồ gia dụng, bao gói các sản
phẩm như thực phẩm, quần áo…Để nâng cao tính chất, tuổi thọ sử dụng, hạn chế sự
suy giảm về chất lượng …của polyme người ta thường cho thêm các chất phụ gia như
hoá dẻo, chống cháy, chống oxi hoá và nhiều loại chất phụ gia khác trong quá trình
chế tạo polyme. Việc lựa chọn phụ gia loại nào là phụ thuộc vào từng loại polyme và
mục đích sử dụng của chúng.
Tất cả các polyme thiên nhiên hay tổng hợp đều có phản ứng với oxi. Dưới
nhiều tác nhân khác nhau như ánh sáng, nhiệt, tác nhân hoá học, tác nhân sinh
học…các phản ứng oxi hoá xảy ra gây ra hiện tượng lão hoá polyme. Chính sự oxi hoá
này làm giảm tính chất polyme, giảm khả năng sử dụng của chúng. Các nhóm chất
chống oxi hoá thường được sử dụng trong polyme là nhóm phenolic, nhóm photphit
hữu cơ và nhóm dẫn xuất amin. Trong đó nhóm phenolic là được sử dụng phổ biến
hơn cả. Hai hợp chất điển hình trong nhóm chất chống oxi hoá này là butyl
hydroxytoluene (BHT) và butyl hydroxyanisole (BHA).
Bên cạnh những lợi ích mà những hoá chất này mang lại thì việc sử dụng chúng
không có kiểm soát cũng là vấn đề đáng lo ngại đối với sức khoẻ của chính chúng ta,
những người tiếp xúc trực tiếp, thường xuyên với những sản phẩm có thể có chứa hàm
lượng gây hại của chúng. Đặc biệt là đối với những vật liệu polyme được dùng để bao
gói thực phẩm, đồ uống, là những thứ sẽ trực tiếp đi vào cơ thể.
Liều lượng BHT cao ở các loài vật được thử nghiệm gây ra các ảnh huởng như
sau: làm tăng sự hấp thu iot ở tuyến giáp, tăng trọng lượng của tuyến trên thận, giảm
khối lượng của lá lách, làm chậm quá trình vận chuyển các axit hữu cơ, gây tổn
thương thận. Một số lượng lớn các nghiên cứu đã được tiến hành trên một vài loài để
xác định độc tính đối với sự sinh sản và phát triển. Những nghiên cứu về các chất sinh
ung thư cũng được tiến hành trên chuột. Kết quả cho thấy, BHT có thể là tác nhân xúc
tiến cho một vài chất sinh ung thư hóa học; tuy nhiên, tính xác đáng cho những ảnh
hưởng này đối với con người thì chưa rõ ràng và vẫn đang là vấn đề gây tranh cãi đối
với các nhà khoa học.
2
BHA hấp thụ qua thành ruột non, tham gia quá trình trao đổi chất, cũng là chất
nghi ngờ gây dị ứng và ung thư. Theo JECFA (Joint FAO/WHO expert committee on
food additives-Ủy ban chuyên gia quốc tế về phụ gia thực phẩm) thì ADI (Acceptable
Daily Intake-Lượng vào hàng ngày có thể chấp nhận được) cho BHT là dưới
0,125mg/kg thể trọng trong một ngày (mg/kg bw/day) còn BHA là dưới 0,5mg/k
bw/day. Theo FDA (Food and Drug Administration-Cục quản lý Thực phẩm và Dược
phẩm Hoa Kỳ) và USDA (United States Department of Agriculture-Bộ Nông nghiệp
Hoa Kỳ) thì hàm lượng tối đa cho phép của BHT, BHA trong thực phẩm là 0,02% và
0,01% tính theo phần trăm khối lượng chất béo.
Ngoài những tác hại về sức khoẻ như đã kể trên thì việc sử dụng không có sự
kiểm soát chặt chẽ BHT sẽ gây ra những thiệt hại to lớn về kinh tế đặc biệt trong
nghành may mặc thời trang vì lí do sau. Các sản phẩm may mặc thường được lưu giữ,
bảo quản trong các bao gói polyme, nếu các bao gói này có chứa BHT với hàm lượng
đáng kể thì cùng với sự có mặt của nitơ đioxit, độ ẩm cao do việc lưu trữ thường là
trong các nhà kho, có thể sinh ra nitrobenzen hoặc quinon là những hợp chất có màu
vàng, hợp chất này tiếp xúc với hàng dệt may lâu ngày sẽ dẫn đến tình trạng ố vàng
cho sản phẩm dẫn đến những thiệt hại kinh tế đáng kể.
Để tránh những tổn thất về kinh tế cũng như về sức khoẻ như đã kể trên, việc
kiểm tra hàm lượng BHT, BHA trong các sản phẩm polyme trước khi đưa vào sử dụng
là điều hết sức cần thiết. Hiện nay, ở nước ta mới tập trung nghiên cứu về các chất
chống oxi hoá tổng hợp BHT và BHA trong đối tượng mẫu thực phẩm. Tuy nhiên,
chưa có nhiều các nghiên cứu sâu trong đối tượng mẫu là các polyme bao gói thực
phẩm nói riêng và polyme làm bao bì đóng gói nói chung. Do đó, chúng tôi đã chọn đề
tài “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”
Luận văn này được thực hiện nhằm mục đích đóng góp một phần vào công tác
bảo vệ sức khỏe con người, một xu hướng mang tính thời đại của khoa học nói chung
và ngành hóa học phân tích nói riêng. Chúng tôi hướng đến việc nghiên cứu qui trình
phân tích BHT và BHA trong các đối tượng polyme làm bao bì đóng gói thực phẩm và
hàng may mặc. Việc tối ưu hóa một qui trình phân tích đáng tin cậy đối với các chất
3
này sẽ đóng vai trò quan trọng trong việc kiểm tra hàm lượng trong các đối tượng bao
bì, và hạn chế sự phơi nhiễm trong cơ thể người.
Đây là một chỉ tiêu phân tích tương đối mới và trên đối tượng phân tích chưa
được quan tâm nhiều trong các nghiên cứu trước đây tại Việt Nam. Phương pháp phân
tích được chúng tôi sử dụng là phương pháp sắc kí khí khối phổ, đây là phương pháp
có độ nhạy, độ chọn lọc và độ chính xác cao dùng cho phân tích lượng vết và siêu vết
các chất hữu cơ trong nền mẫu phức tạp. Trong khuôn khổ luận văn này, tôi nghiên
cứu về cách xác định hàm lượng BHT, BHA trong hai nền là nhựa LDPE (Low-
density polyethylene) và HDPE (High-density polyethylene ) trên thiết bị GC-MS.
4
CHƯƠNG 1. TỔNG QUAN
1.1. Giới thiệu về chất chống oxi hóa hydroxytoluene butylated (BHT) và
butylated hydroxyanisole ( BHA )
Hàng ngày, chúng ta đều chịu tác động của các hợp chất hoá học, chúng có trong
không khí mà chúng ta hít thở, trong nước mà chúng ta uống, thực phẩm mà chúng ta
ăn, đồ vật mà chúng ta tiếp xúc. Hoá chất hiện diện ở khắp mọi nơi. Nhóm phenolic là
một loại hợp chất hoá học được xem là phụ gia quan trọng đóng vai trò là chất chống
oxi hoá cho nhiều ngành công nghiệp như công nghiệp hoá chất, sản xuất nhựa, dược
phẩm, thực phẩm, mỹ phẩm…Hai hợp chất quan trọng nhất, được sử dụng nhiều nhất
trong nhóm phenolic này là BHT và BHA.
1.1.1. Cấu tạo và tính chất lí hóa
BHT còn được gọi là 2,6-bis (1,1-dimethylethyl)-4-methylphenol; 2,6-di-tert-
butyl-p-cresol hay 2,6-di-tert-butyl-4-methylpheno. BHT có công thức phân tử là
C15H24O. Các tính chất vật lý của chất này sẽ được trình bày trong bảng 1.1 [17,18].
BHA là hỗn hợp của 2 đồng phân là 3-tert-butyl-4-hydroxyanisole và 2-tert-
butyl-4-hydroxyanisole. Cũng được biết đến với tên gọi là BOA, tert-butyl-4-
hydroxyanisole, (1,1-dimethylethyl)-4-methoxyphenol, tert-butyl-4-methoxyphenol,
antioxyne B, và còn nhiều tên thương mại khác.
5
Bảng 1.1. Cấu tạo và tính chất vật lý của BHT, BHA
BHT có tính chất tương tự như BHA nhưng có tính bền nhiệt hơn. Tuy nhiên,
cấu trúc không gian của BHT cồng kềnh hơn BHA ( do trong phân tử của BHT có 2
nhóm tert – butyl xung quanh nhóm – OH).
1.1.2. Độc tính và liều lượng cho phép
1.1.2.1. BHT
BHT được thử nghiệm trên loài gặm nhấm, chuột và người cho thấy khi BHT đi
vào cơ thể qua đường miệng sẽ được hấp thụ nhanh chóng qua dạ dày, ruột, sau đó sẽ
được thải ra ngoài theo nước tiểu và phân. Ở người, sự bài tiết BHT thông qua thận
cũng được thử nghiệm khi cho ăn với khẩu phần có chứa 40mg/kg thể trọng. Nghiên
cứu cho thấy 50% liều lượng này được bài tiết ra ngoài trong 24 giờ đầu, và 25% liều
lượng còn lại được bài tiết trong 10 ngày tiếp theo. Sự chuyển hóa thông qua con
đường oxy hóa; trong đó sự oxy hóa nhóm methyl trội ở loài gặm nhấm, thỏ và khỉ,
còn sự oxy hóa nhóm tert – butyl thì trội ở người.
Chất BHT BHA
CTPT C15H24O C11H16O2
KLPT 220,35gmol-1 180,24gmol-1
Tên hóa học 2,6-di-tert-butyl-p-cresol
Hydroxytoluene butylated Butylated hydroxyanisole
CTCT
Trạng thái tồn tại Bột màu trắng Dạng sáp rắn, đôi khi hơi vàng
Nhiệt độ nóng chảy 70oC - 73
oC 60
oC - 65
oC
Nhiệt độ sôi 265oC 264
oC - 270
oC
Khả năng tan
Tan kém trong nước, độ tan
1,1mg/l ở 20 oC.
Tan vô hạn trong etanol,
toluen, xeton, axeton.
Không tan trong nước.
Tan tốt trong dầu, mỡ, etanol và
các dung môi hữu cơ khác như
propylen glycol, ete, xăng, tan
hơn 50% trong rượu.
6
Thử nghiệm trên động vật cho thấy, liều lượng BHT cao khi đưa vào cơ thể
trong 40 ngày hoặc hơn sẽ gây độc cho các cơ quan trong cơ thể. Gây kích ứng da và
mắt khi tiếp xúc.
Ví dụ: khi cho chuột ăn khẩu phần có 0,58% BHT trong 40 ngày sẽ gây xuất
huyết nhiều ở các cơ quan. Tuy nhiên, ảnh hửơng này không xảy ra ở tất cả các loài,
sự xuất huyết khi ăn một liều lượng lớn BHT chỉ xảy ra ở một vài giống chuột, heo;
còn ở chuột đồng, chó, thỏ và chim cút thì không thấy có hiện tượng này. Đó là sự
nhạy cảm khác nhau ở các loài.
Liều lượng BHT cao ở các loài vật được thử nghiệm cũng gây ra các ảnh huởng
sau: Làm tăng sự hấp thu iốt ở tuyến giáp, tăng trọng lượng của tuyến trên thận, giảm
khối lượng của lá lách, làm chậm quá trình vận chuyển các acid hữu cơ, gây tổn
thương thận, trầm cảm. Một số lượng lớn các nghiên cứu đã được tiến hành trên một
vài loài để xác định độc tính đối với sự sinh sản và phát triển. Thử nghiệm trên chuột
cho thấy tỷ lệ sinh sản giảm hơn 10 lần khi cho chuột ăn thức ăn có chưa
100mgBHT/kg/ngày. Các thử nghiệm trên một số loài động vật cho thấy BHT cũng
không là chất độc có khả năng di truyền. Những nghiên cứu về các chất sinh ung thư
cũng được tiến hành trên chuột. Kết quả cho thấy, BHT có thể là tác nhân xúc tiến cho
một vài chất sinh ung thư hóa học; tuy nhiên, tính xác đáng cho những ảnh hưởng này
đối với con người thì không rõ ràng [30].
Theo JECFA thì ADI cho BHT là dưới 0,125mg/kg thể trọng trong một ngày
(mg/kg bw/day). Theo FDA và USDA thì hàm lượng tối đa cho phép của BHT trong
thực phẩm là 0,02% và 0,01% tính theo phần trăm khối lượng chất béo [13, 16, 38].
Ngoài ra sự có mặt của BHT trong bao bì lưu trữ có thể ảnh hưởng đến sự
nhuốm màu lên vải thông qua ví dụ sau:
BHT+NOx=Không màu Sợi PA Phức màu vàng
7
1.1.2.2. BHA
BHA với liều lượng 50 – 100 mg/kg thể trọng sẽ được chuyển hóa và đưa ra
khỏi cơ thể ở dạng nước tiểu, ở dạng glucuronit hay sulfat. Là chất nghi ngờ gây ung
thư, dị ứng, ngộ độc…gây rối loạn cơ thể của một loạt động vật thí nghiệm như khỉ,
chó, chuột, mèo.
Tác dụng gây độc mãn tính của BHA cũng được thử nghiệm ở chuột, chó và khỉ.
Người ta cho các động vật này ăn khẩu phần có vài phần trăm BHA (gấp vài ngàn lần
liều lượng mà con người đưa vào cơ thể) trong hai năm; và nhận thấy rằng BHA
không bị xem là mối nguy đối với sự sinh sản và phát triển. Đối với sự hình thành khối
u, năm 1982, người ta đã tìm thấy khối u ác tính ở chuột khi được cho ăn ở liều lượng
2% trong khẩu phần (gần 0, 8g/kg thể trọng một ngày) trong hai năm. Tuy nhiên, khối
u ác tính không hình thành khi cho ăn ở liều lượng 0, 5% trong cùng điều kiện. Ngoài
ra, các thử nghiệm cũng cho thấy BHA gây kích ứng da,mắt khi tiếp xúc. Gây kích
ứng phổi nếu hít phải. Gây hại cho các cơ quan trong cơ thể khi tiếp xúc lâu ngày.
Theo JECFA thì ADI cho BHA là dưới 0,5mg/kg thể trọng trong một ngày
(mg/kg bw/day). Theo FDA và USDA thì hàm lượng tối đa cho phép của BHA trong
thực phẩm là 0,02% và 0,01% tính theo phần trăm khối lượng chất béo [18,19,21].
1.1.3. Sản xuất & sử dụng
1.1.3.1. BHT
BHT được tạo thành do phản ứng của para – cresol (4-methylphenol) với
isobutylen (2-methylpropene) xúc tác bởi acd sulfuric.
CH3(C6 H4)OH + 2 CH2=C(CH3)2 → ((CH3)3C)2CH3C6H2OH
Ngoài ra, BHT được lấy từ 2,6-di-tert-butylphenol hydroxymethylation hoặc
aminomethylation trong phản ứng thuỷ phân.
Một nghiên cứu đã phát hiện ra rằng thực vật phù du, bao gồm tảo lục,
Botryococcus braunii, cũng như ba loài cyanobacteria khác (Cylindrospermopsis
raciborskii, Microcystis aeruginosa và Oscillatoria sp.) có khả năng sản xuất hợp chất
này. Việc xác nhận đã được thực hiện thông qua phân tích sắc ký khí khối phổ.
8
BHT được sản xuất khoảng 62000 tấn/năm bởi hơn 20 nhà sản xuất trên thế giới
theo thống kê năm 2000, số liệu thống kê được cho trong bảng 1.2 [30].
Bảng 1.2. Sản lượng BHT ở một số nước trên thế giới
TT Nước
Số nhà
sản
xuất
Sản lượng
(tấn/năm)
1 Mỹ 2 7000
2 Nhật Bản 3 15000
3 Tây Âu 4 25000
4 Nga 1 5000
5 Ấn Độ 1 1000
6 Trung Quốc 8 9000
BHT được sử dụng làm chất chống oxi hoá cho thực phẩm, thức ăn cho động
vật, các sản phẩm từ dầu, cao su tổng hợp, nhựa, các loại dầu động vật và thực vật, xà
phòng.
Theo số liệu thống kê năm 2000, phần trăm sử dụng BHT trên thế giới trong các
lĩnh vực khác nhau được đưa ra trong bảng 1.3 [30].
Bảng 1.3. Một số lĩnh vực chính sử dụng BHT
TT Lĩnh Vực Phần trăm sử dụng
1 Cao su 27%
2 Nhựa 27%
3 Phụ gia cho nhiên liệu và dầu
khoáng 17%
4 Thực phẩm, dược phẩm, mỹ
phẩm 12%
5 Thức ăn cho động vật và vật
nuôi 11%
6 Mực in/ những đối tượng khác 6%
9
1.1.3.2. BHA
BHA chủ yếu được sử dụng làm phụ gia và chất bảo quản hay có trong bao gói
bảo quản thực phẩm, các loại thực phẩm như ngũ cốc hay dầu ăn, các loại mỹ phẩm
đặc biệt là son môi hay kẻ mắt, cao su, các sản phẩm từ dầu hoả, dược phẩm, nhựa. Về
tình hình sản xuất và sử dụng BHA chúng tôi chưa thấy có những thống kê cụ thể.
1.2. Giới thiệu sơ lược về mẫu phân tích
Hiệp hội các ngành công nghiệp nhựa (SPI) thành lập một hệ thống phân loại
vào năm 1988 để cho phép người tiêu dùng và các nhà tái chế có thể tái chế và xử lý
đúng cách các loại nhựa khác nhau và vẫn có giá trị cho đến nay. Mỗi một loại nhựa sẽ
có một mã nhất định và thường được các nhà sản xuất in trên sản phẩm. Bảng 1.4 sau
đây đưa ra một số loại nhựa phổ biến và kí hiệu của chúng trên thị trường.
Bảng 1.4. Kí hiệu một số loại nhựa thông dụng
Ký
hiệu
Loại
nhựa PET HDPE PVC LDPE PP PS
Các loại
còn lại
Trong đó, LDPE và HDPE được ứng dụng nhiều trong việc sản xuất các loại túi
nhựa, bao gói các sản phẩm về thực phẩm cũng như nhiều mặt hàng khác trong đó có
hàng dệt may
1.2.1. Sơ lược về LDPE và HDPE
Polyetylen mật độ thấp (Low-density polyethylene - LDPE) là một loại nhựa
nhiệt dẻo được tạo thành từ các monome etylen. Nó là lớp nhựa đầu tiên của
polyetylen, được sản xuất năm 1933 bởi Imperial Chemical Industries (ICI) bằng
cách trùng hợp các gốc tự do ở áp suất cao. EPA ước tính khoảng 5,7% LDPE được
tái chế. Mặc dù ngày nay ra đời rất nhiều loại polyme hiện đại hơn nhưng LDPE vẫn
là một phân lớp nhựa vô cùng quan trọng. Năm 2009, lượng LDPE tiêu thụ lên đến
22,2 tỉ US.
10
Đặc tính : Bán cứng, mờ đục, dai, chịu được thời tiết, khả năng kháng hoá
chất cao, hấp thụ nước kém, dễ dàng xử lý bởi hầu hết các phương pháp này, giá
thành thấp.
Trong các ứng dụng của LDPE thì việc sử dụng nó để làm bao gói là một trong
những ứng dụng lớn nhất do giá thành thấp, bao kín dễ dàng và bảo vệ sản phẩm tốt.
LDPE là PE có mật độ khoảng 0.917–0.930 g/cm3. Nó không phản ứng ở nhiệt
độ phòng, ngoại trừ trường hợp có tác nhân oxi hoá mạnh và một vài dung môi gây ra
sự trương nở (swelling). Nó có thể chịu được nhiệt độ 80°C và tiếp tục đến 95 °C
trong một thời gian ngắn. Nó khá dai và bền. LDPE có nhiều nhánh hơn HDPE
(khoảng 2% số nguyên tử cacbon), vì vậy lực liên phân tử của nó yếu hơn, sức căng
thấp hơn, khả năng phục hồi cao hơn.
LDPE có nhiều ứng dụng trong cuộc sống, ví dụ như làm chai, đồ chơi, túi
mang, cách nhiệt cao tần, lót thùng chứa hóa chất, các loại bao bì, ống dẫn khí
và nước.
Polyetylen mật độ cao( High-density polyethylene - HDPE) là một polyethylene
nhiệt dẻo làm từ dầu mỏ. HDPE được sử dụng trong sản xuất chai nhựa , ống chống ăn
mòn, màng địa kĩ thuật và gỗ nhựa và một trong những ứng dụng điển hình của HDPE
là sản xuất các màng phim (film) để làm các loại túi mang, lớp lót thùng carton chứa
thực phẩm như thịt, ngũ cốc và các sản phẩm khác. HDPE có khả năng được tái chế
cao và thường được tái sử dụng. Trong năm 2007, thị trường HDPE toàn cầu đạt đến
hơn 30 triệu tấn.
Bảng 1.5. Một số đặc tính vật lí của nhựa LDPE và HDPE
Thông số LDPE HDPE
Mật độ 0.917 - 0.930 g/cm3 0,940-0,970 g/cm3
Lực căng 0.20 - 0.40 N/mm² Từ vài đến vài chục N/mm2
Nhiệt độ sử dụng tối đa 65°C 120°C
Hệ số giãn nở nhiệt 100 - 220 x 10-6 m/m°C 120 x 10-6m/m°C
11
1.2.2. Sự có mặt của các chất chống oxi hóa trong polyme
Việc sử dụng thành công vật liệu nhựa trong nhiều ứng dụng, chẳng hạn như
trong ngành công nghiệp ô tô, ngành điện tử, bao bì và sản xuất hàng tiêu dùng, là do
sự đóng góp đáng kể các chất phụ gia cho cả nhựa nguyên sinh và tái chế. Ngành công
nghiệp polyme là không thể không có chất phụ gia. Phụ gia trong polyme giúp giải
quyết nhiều vấn đề trong khâu sản xuất, xử lý, tăng hiệu suất sản xuất và tính ổn định
của polyme với môi trường cũng được cải thiện đáng kể. Các loại phụ gia thường được
sử dụng là phụ gia chống oxi hoá, phụ gia chống cháy, phụ gia hoá dẻo, phụ gia bền
ánh sáng, phụ gia trợ giúp gia công…
Đặc biệt nếu không sử dụng phụ gia chống oxi hoá thích hợp thì polyme dễ dàng
bị phá huỷ bởi oxi và ánh sáng. Các chất chống oxy hóa thường được sử dụng là các
chất thuộc nhóm phenolic trong đó BHT và BHA là hai chất điển hình của nhóm này.
Ngoài ra, các dẫn xuất amin, các hợp chất phosphite hữu cơ và thioeste cũng hay được
sử dụng. Các chất chống oxi hoá này giúp bảo vệ các polyme chống lại tác dụng của
nhiệt và oxy trong các quá trình làm khô, làm giảm nguy cơ tạo vòng trong quá trình
lưu trữ và xử lý và cũng giúp bảo vệ sự lưu hóa chống lại sự oxy hóa tự động .
1.2.3 Cơ chế chống oxi hóa của BHT và BHA
Trước khi nói về cơ chế chống oxi hoá của BHT và BHA, chúng ta hãy xem kĩ
hơn về quá trình oxi hoá dẫn đến sự suy giảm chất lượng của polime. Suy thoái
polyme là do sự tác động của nhiệt, oxy, hoặc bức xạ và thường xảy ra thông qua một
cơ chế gốc tự do. [18,25,30]. Các gốc tự do được hình thành như sau:
Năng lượng
Quá trình này cơ thể xảy ra ở bất cứ thời điểm nào trong vòng đời của polime
như quá trình trùng hợp, xử lý hay trong cả quá trình sử dụng. Các gốc tự do này phản
ứng với chuỗi polyme.
12
Chấm dứt chuỗi phản ứng của các gốc tự do
Bước này làm tăng khối lượng phân tử của polyme, giảm sức kéo, tăng độ
giòn đồng nghĩa với sự suy giảm về các đặc tính vật lý quan trọng của polime.
Chất chống oxi hoá không hoàn toàn loại trừ quá trình oxi hoá mà làm giảm
tốc độ oxi hoá. Chúng đóng góp hydro hoạt động của chúng (-OH) đặc biệt là cho
các gốc peroxy và do đó tạo thành sản phẩm không phản ứng.
1.3. Một số phương pháp phân tích BHT và BHA
Qua tìm hiểu các tài liệu tham khảo, các bài báo khoa học trong nước và quốc tế,
chúng tôi nhận thấy số công trình nghiên cứu về xác định hàm lượng BHT và BHA
trong nền polyme là không nhiều. Hiện tại trong nước mới chỉ có những nghiên cứu
xác định hàm lượng hai chất này trong đối tượng mẫu thực phẩm. Hai phương pháp
13
phân tích thường được sử dụng để xác định BHT và BHA là phương pháp sắc kí lỏng
và phương pháp sắc kí khí.
Theo tiêu chuẩn ASTM D 4275-09, BHT trong 3 loại nền mẫu polyme là LDPE,
HDPE và ethylen-vinylaxetate ( EVA ) được chiết bằng phương pháp lắc và chiết hồi
lưu. Có hai loại dung môi được sử dụng là cyclohexan và isopropanol, dịch chiết được
phân tích trên hệ thống GC-ECD. Chất nội chuẩn được sử dụng trong phép phân tích
là MM [7].
Một nghiên cứu xác định hàm lượng chất chống oxi hoá trong mẫu túi bao thực
phẩm polyme bằng phương pháp chiết với cyclohexan trong bể siêu âm, phân tích dịch
chiết trên hệ GC-ECD cũng đã được chúng tôi tham khảo [36]. Độ thu hồi cho BHT và
BHA lần lượt là 88% -93% , 92% - 101%. Giới hạn phát hiện cho cả 2 chất là
0,5mg/kg. Hàm lượng của chúng trong mẫu trong khoảng 6,3-28,4 mg/kg.
Trong một nghiên cứu xác định hàm lượng BHT trong mẫu kẹo cao su [24], mẫu
được nghiền thành dạng bột sau đó 5,0 g mẫu được chiết với l00ml ACN bằng cách
đun trong tủ hút có khuấy từ trong 1h. Sau đó lọc mẫu vào bình cầu đáy tròn dung tích
500ml, dùng 3x10ml ACN để lọc sạch mẫu. Sau khi lọc, giấy lọc được rửa thêm với
50ml ACN nữa. Cô quay chân không đến gần khô ở 30°C. Phần cặn được hòa tan
bằng một lương nhỏ ethyl axetat và chuyển vào bình dung tích 5ml. Thêm 250 µl BHA
vào bình, định mức đến vạch bằng ethyl axetat. Nồng độ cuối cùng cho BHA là 50
µl/ml. BHA được sử dụng làm chất nội chuẩn cho việc tính toán nồng độ BHT và 3,5-
di-tert-butylphenol là surrogate để xác định bất cứ sự làm mất BHT nào trong mẫu.
Mục đích của nghiên cứu này là xác định nồng độ BHT trong 6 mẫu kẹo khác nhau.
Nồng độ BHT trong 1,0g kẹo được phát hiện thấy nằm trong khoảng 92.30 -
174.38µg. Độ thu hồi từ 6.27% - 57.13% . Mẫu được phân tích trên hệ GC 6890
Agilent với detector chọn lọc khối 5973N. Model của cột là HP 5MS 30 m x 0.25 mm
x 0.25 µm. Nhiệt độ của cột được giữ ở 100°C trong 5 phút và chương trình gia nhiệt
từ 100°C đến 300°C với tốc độ 20°C/ phút. Nhiệt độ cổng bơm và buồng ion lần lượt
là 250°C và 280°C, thế ion hóa là 70eV. Khí mang là He với áp suất đầu vào 7.7psi ở
50°C. Ion chọn lọc cho BHT là m/z 220 , m/z 165 cho BHA, m/z 191 cho 3,5-di-tert-
butylphenol.
14
Một nghiên cứu khác xác định hàm lượng 5 chất chống oxi hoá phenolic là
BHA, BHT, NDGA (nordihydroguaiaretic acid), PG (propyl gallate), TBHQ (tert-
butylhydroquinone) trong thực phẩm bằng LC-MS và GC-MS cũng đã được tiến hành
ở viện khoa học sức khoẻ quốc gia Nhật ( National Institute of Health Sciences)[34].
Mẫu được chiết với hỗn hợp ACN:2-propanol:etanol (tỉ lệ thể tích 2:1:1), hỗn hợp này
được để trong tủ đông rồi lọc. Dich lọc được làm cho qua cột C18 để loại bỏ chất béo,
sau đó được phân tích trên hệ GC-MS với các điều kiện như sau: cột, DB-
5MS(0.25mm x 0.25 mm x 30 m, J&W Scientific Co., Folam, CA, USA); thể tích bơm
1mL(splitless); nhiệt độ cột 60°C (0-2 phút) đến 300°C (7 phút), tốc độ tăng nhiệt
15°C/ phút ; nhiệt độ cổng bơm mẫu và interface là 280°C ; khí mang helium, 100
kPa; tốc độ dòng 20 mL/phút. Điều kiện MS: ionization metphương pháp ion hoá EI;
thế ion hoá 70 eV; detector 1.3 kV; ion mảnh để xác nhận các chất BHA, 165 (137,
180); BHT, 205 (220, 145); TBHQ, 123 (151, 166 ). LOQ của phương pháp là
0,01mg/l. Độ thu hồi cho BHT và BHA lần lượt nằm trong khoảng 48,1-89,7% và
42,7-91,6%.
Chúng tôi tóm lược một số quy trình phân tích hai chất BHT và BHA trong một
số đối tượng mẫu trong bảng 1.6.
Bảng 1.6. Một số phương pháp phân tích BHT, BHA
STT Đối tượng mẫu Điều kiện chiết Tài liệu
1 Polyme-bao gói thực phẩm
-Siêu âm với cyclohexan -Lọc qua màng 0,45µm.
[36]
2 Polyme (LDPE,HDPE,EVA)
-Lắc với cyclohexan -Chiết hồi lưu với isopropanol -Chiết hồi lưu với cyclohexan
[7]
3 Kẹo cao su -Chiết mẫu ở dạng bột với ACN. [24] 4 Mỹ phẩm -Chiết hồi lưu với ACN [29]
5 Thực phẩm
-Mẫu thêm 5g natri sunfat khan + 50ml CH3CN/IPA/C2H5OH = 2/1/1 (tỷ lệ thể tích), để lạnh ở -50C 1h. Ly tâm 10 phút. Thu lấy dịch lọc.
[20]
6 Dầu và mỡ -Mẫu+TMAH, lắc rồi chiết với ete [37]
7 Thực phẩm (dầu ô liu, mì ống, bơ đậu phộng, kẹo cao su)
-Chiết mẫu với CH3CN/IPA/C2H5OH = 2/1/1 (tỷ lệ thể tích), sau đó làm lạnh trong tủ đông rồi lọc.
[34]
8 Vỏ thuốc con nhộng -Siêu âm trong 20 phút với nước/ACN,1:9 (tỉ lệ thể tích)
[11]
15
Qua các tài liệu tham khảo chúng tôi thấy, để chiết 2 chất chống oxi hoá BHT và
BHA ra khỏi nền mẫu người ta thường sử dụng các dung môi là xyclohexan,
isopropanol, axeton nitril hoặc với hỗn hợp dung môi của CH3CN/IPA/C2H5OH =
2/1/1 (theo tỷ lệ thể tích). Các phương pháp chiết thường được sử dụng là siêu âm, lắc,
hồi lưu, thời gian chiết từ 20 phút đến 2 giờ tuỳ thuộc vào đối tượng mẫu và phương
pháp chiết. Sau khi chiết tuỳ thuộc vào từng đối tượng mẫu mà có những phương pháp
làm sạch khác nhau như một số loại mẫu thực phẩm thì được làm sạch qua cột C18,
một số nền mẫu thực phẩm khác hay mỹ phẩm thì làm sạch qua màng lọc 0,5µm hoặc
0,45µm. Độ thu hồi của các phương pháp từ 30-105%. Nồng độ của chúng trong các
mẫu phân tích mà tôi tìm hiểu được thông qua các tài liệu tham khảo đều nhỏ hơn rất
nhiều so với hàm lượng tối đa cho phép.
16
CHƯƠNG 2. ĐỐI TƯỢNG VÀ PHƯƠNG PHÁP PHÂN TÍCH
2.1. Đối tượng và mục tiêu nghiên cứu
Trong luận văn này, hướng nghiên cứu tập trung vào phân tích BHT và BHA
trong các bao gói bằng polyme, cụ thể là bao gói thực phẩm và hàng dệt may trên 2
nền LDPE và HDPE.
Cụ thể: Đề tài xây dựng phương pháp xác định đồng thời BHT và BHA trong
LDPE và HDPE bằng phương pháp sắc kí khí khối phổ. Từ đó áp dụng phương pháp
để xác định hàm lượng các chất này trong các bao gói được làm từ hai loại nhựa là
LDPE và HDPE.
2.2. Phương pháp nghiên cứu
2.2.1. Nguyên tắc chung của phương pháp phân tích
2.2.1.1 Tách các chất phân tích bằng sắc kí khí
Các yếu tố cơ bản quyết định phép tách sắc kí đói với mọi chất phân tích bao
gồm: khí mang (loại khí mang, tốc độ khí mang), cột tách (thành phần pha tĩnh, độ
phân cực pha tĩnh, bề dày lớp phim pha tĩnh, chiều dài cột tách) và chương trình nhiệt
độ cho lò cột.
Loại khí mang được sử dụng phổ biến nhất là khí hiếm heli, độ tinh khiết trên
99,99%; thường được duy trì ở chế độ đẳng dòng với tốc độ dòng qua cột từ 1,0 đến
1,5 ml/phút.
Các chất phân tích được tách trên các loại cột mao quản hở có thành trong phủ
pha tĩnh silica biến tính (FS-WCOT); pha tĩnh nhìn chung đều có độ phân cực rất thấp,
chủ yếu là loại pha tĩnh có thành phần Poly(5% diphenyl, 95% dimetylsiloxan) (tương
ứng với các cột DB-5, DB-5ms, HP-5MS, Rtx-1614) và loại pha tĩnh có thành phần
Poly(14% diphenyl, 86% dimetylsiloxan) (tương ứng với cột DB-XLB, Rxi-XLB). Cột
DB-5HT với thành phần pha tĩnh Poly(4% diphenyl, 1% divinyl, 95% dimetylsiloxan)
hay cột HT-5 có thành phần pha tĩnh 5% phenyl polycacboran-siloxan cũng được
khuyến cáo sử dụng ở nhiệt độ cao.
17
Nhiệt độ cổng bơm mẫu phải đủ cao để đảm bảo hóa hơi được toàn bộ mẫu,
nhưng cũng không được quá lớn, tránh hiện tượng phân huỷ mẫu và phải phù hợp với
những khuyến cáo của nhà sản xuất. Do chỉ phân tích hai chất là BHT và BHA nên
chương trình nhiệt độ cho lò cột tương đối đơn giản.
2.2.1.2. Định tính và định lượng bằng khối phổ
Sau khi được tách bằng sắc kí khí, các chất phân tích có thể được xác định bằng
các detector như detector bắt giữ điện tử (ECD), detedtor ion hoá ngọn lửa (FID) hay
detector khối phổ (MSD). Trong đó detector MS có nhiều ưu điểm như: độ nhạy cao,
độ chọn lọc cao (chế độ quan sát chọn lọc ion – SIM), độ chính xác cao, hơn nữa vẫn
có thể định tính và định lượng các chất phân tích một cách chính xác ngay cả khi quá
trình sắc kí không tách được các chất ra khỏi nhau hoàn toàn.
Mỗi chất phân tích sẽ được định tính và định lượng bằng cách quan sát chọn lọc
một số mảnh m/z đặc trưng và tính toán nồng độ dựa trên tỉ lệ diện tích pic của chất
phân tích so với chất nội chuẩn. Thông thường, một mảnh m/z sẽ được lựa chọn để
làm mảnh định lượng, một hoặc hai mảnh m/z khác được dùng làm mảnh đối chứng.
Mảnh m/z nào được lựa chọn để quan sát phụ thuộc vào chế độ ion hóa của khối phổ.
Hai chế độ ion hóa thường được được ứng dụng trong phân tích là ion hóa va đập điện
tử (EI) và ion hóa hóa học âm (NCI).
Đối với chế độ ion hóa EI, chất phân tích sau khi đi qua cột sắc kí sẽ được dẫn
vào một buồng, ở đây có một dòng electron có năng lượng động học khoảng 70 eV
hoặc thấp hơn chuyển động vuông góc với mẫu và xảy ra va chạm giữa chúng, biến
các phân tử trung hoà thành các ion phân tử hoặc các ion mảnh. Năng lượng của dòng
electron thường không quá cao để hạn chế sự phân mảnh và ion quan sát được là ion
phân tử.
Chế độ ion hóa CI là cho dòng phân tử khí va chạm với một dòng ion dương
hoặc ion âm để biến các phân tử trung hoà thành các ion phân tử hay ion mảnh. Trong
quá trình này, trước tiên phải biến các phân tử khí thành ion, sau đó các ion này mới va
chạm với các phân tử mẫu phân tích. Khí tác nhân phổ biến nhất trong CI là khí metan.
Dưới đây là sự phân mảnh phổ khối lượng của BHT và BHA
18
Qua tham khảo các tài liệu và để phù hợp với điều kiện phòng thí nghiêm chúng
tôi lựa chọn phương pháp sắc kí khí khối phổ GC-MS để định tính và định lượng 2
chất chống oxi hoá là BHT và BHA. Chất nội chuẩn được sử dụng là Methyl
Merystate (MM). Phương pháp này được chúng tôi tham khảo từ phương pháp tiêu
chuẩn ASTM D4275-09 , và các tài liệu tham khảo khác với một số thay đổi để phù
hợp với điều kiện của phòng thí ghiệm. Dưới đây là sơ đồ cấu tạo của hệ thống sắc kí
khí khối phổ.
19
Hình 2.1. Sơ đồ cấu tạo hệ sắc kí khí khối phổ
Các thí nghiệm trên hệ thống GC-MS bao gồm: phân tích các dung dịch chuẩn
BHT, BHA (với các nồng độ 0,05ppm, 0,1ppm, 0,2ppm, 0,5ppm, 1,0ppm, 2,0ppm,
3,0ppm, 4,0ppm, 5,0ppm) từ đó xây dựng đường chuẩn, xác định các giá trị giới hạn
phát hiện, giới hạn địnhlượng của thiết bị.
2.2.2 Xác nhận giá trị sử dụng của phương pháp
Để xác nhận giá trị sử dụng của phương pháp xác định hai chất chống oxi hoá
BHT và BHA trong nền mẫu polyme chúng tôi tiến hành những nội dung sau
Xây dựng đường chuẩn
Tiến hành khảo sát sự phụ thuộc của hệ số đáp ứng Rf vào nồng độ của các chất cần
phân tích. Từ dung dịch hỗn hợp chuẩn 100ppm pha tiếp các dung dịch chuẩn trung gian
nồng độ 10 và 1,0ppm. Từ các dung dịch chuẩn trung gian này pha 1 dãy các dung dịch
chuẩn có nồng độ từ 0.05÷5,0mg/l. Các dung dịch chuẩn được pha trong cyclohexan. Mỗi
nồng độ được bơm lặp 3 lần và lấy giá trị trung bình để dựng đường chuẩn.
20
Ở đây Rf được định nghĩa thông qua phương trình sau
Rf = (Ccpt x AIS)/(CIS x Acpt)
Trong đó: - Ccpt : Nồng độ chất phân tích (mg/l)
- Acpt : Diện tích píc săc kí cúa chất phân tích
- CIS : Nồng độ chất nội chuẩn (mg/l)
- AIS : Diện tích píc sắc kí của chất nội chuẩn
Giới hạn phát hiện (LOD)
LOD được xem là nồng độ thấp nhất (xL) của chất phân tích mà hệ thống phân tích
cho tín hiệu phân tích (yL) khác có nghĩa với tín hiệu của mẫu trắng hay tín hiệu nền.
Tức là: yL = by + k.Sb
Với by là tín hiệu trung bình của mẫu trắng sau nb thí nghiệm (lớn hơn 20 thí
nghiệm). Sb là độ lệch chuẩn tín hiệu của mẫu trắng, k là đại lượng số học được chọn
theo độ tin cậy mong muốn.
1
1 bn
bjbjb
y yn
bn
i
bbi
b
b xxn
S1
22 )(1
1
Như vậy : . bL b
k Sy y
b
Mẫu trắng được pha với nồng độ chất phân tích xb = 0.
Do đó giới hạn phát hiện:
. bk SLOD
b
Trong trường hợp không phân tích mẫu trắng thì có thể xem độ lệch chuẩn của
mẫu trắng Sb đúng bằng sai số của phương trình hồi quy, tức là Sb = Sy và tín hiệu khi
phân tích mẫu nền yb = a. Khi đó tín hiệu thu được ứng với nồng độ phát hiện
YLOD = a + k.Sy. Với độ tin cậy 95%, k = 3. Sau đó dùng phương trình hồi quy
có thể tìm được LOD.
21
xLOD = 3Sy
b
Giới hạn định lượng (LOQ)
LOQ được xem là nồng độ thấp nhất (xQ) của chất phân tích mà hệ thống phân
tích định lượng được với tín hiệu phân tích (yQ) khác có ý nghĩa định lượng với tín
hiệu của mẫu trắng hay tín hiệu nền.
YQ = by + K. Sb
Thông thường LOQ được tính với K = 10 tức là CQ = 10.SB/b.
Hay S/N = 10 nên suy ra LOQ = 3,33 LOD.
Giới hạn phát hiện và giới hạn định lượng của phương pháp:
Chúng tôi tiến hành thử nghiệm 2 phương pháp xác định giá trị giới hạn phát
hiện của phương pháp như sau:
Phương pháp thứ nhất:
Giới hạn phát hiện (Method detection limit-MDL) và giới hạn định lượng
(Method quantity limit-MQL) của phương pháp phân tích đối với BHT và BHA không
chỉ phụ thuộc vào LOD, LOQ của thiết bị phân tích mà còn chịu ảnh hưởng bởi qui
trình phân tích và tay nghề của người phân tích. Các yếu tố cơ bản ảnh hưởng đến
MDL và MQL bao gồm: khối lượng mẫu phân tích, thể tích dung dịch mẫu cô đặc, khả
năng làm sạch mẫu,…Với giả thiết quá trình làm sạch mẫu đã loại bỏ được các chất
gây ảnh hưởng, tín hiệu nền thấp và ổn định thì công thức tính MDL dựa trên LOD
như sau:
MDL = LOD.V
m.H(%)
Trong đó:
- MDL: giới hạn định lượng của phương pháp đối với chất phân tích
(mg/kg mẫu khô).
- LOD: giới hạn phát hiện của thiết bị đối với chất phân tích (ppm hay
22
mg/l).
- V: thể tích dịch chiết (ml).
- m: khối lượng mẫu phân tích (g mẫu khô)
- H(%): Độ thu hồi
Như vậy, giới hạn phát hiện của phương pháp phụ thuộc vào thể tích chiết và
khối lương mẫu phân tích. Do đó, nếu muốn MDL của phương pháp thấp hơn thì ta có
thể làm giàu bằng cách cô đặc dịch chiết bằng thiết bị cô quay chân không, sau đó thổi
khô bằng dòng khí trơ yếu (thường là nito), sử dụng 1 lượng dung môi nhỏ hơn, có thể
là 1ml làm thể tích cuối cùng rồi đem phân tích. Ta cũng có thể hạ thấp MDL bằng
cách tăng khối lượng mẫu phân tích ban đầu.
Phương pháp thứ 2:
Trên cơ sở ước tính được giới hạn phát hiện dựa vào đường chuẩn, lựa chọn mẫu
có hàm lượng BHT và BHA nồng độ gấp khoảng 5-7 lần so với giới hạn dự đoán và
tiến hành xử lý mẫu như mục 3.3, tiến hành làm lặp 6 lần (từ khâu cân mẫu), kết quả
thu được ở bảng .
Giới hạn phát hiện LOD của phương pháp được tính theo công thức: LOD = 3s,
trong đó s: độ lệch chuẩn. Giới hạn định lượng LOQ của phương pháp.
LOQ = 3*LOD/10
Để đánh giá LOD đã tính được, tính R = TB/LOD
- Nếu 4 < R < 10 thì nồng độ dung dịch thử là phù hợp và LOD tính được là tin
cậy
- Nếu R > 10 thì phải dùng dung dịch thử nồng độ thấp hơn và tính toán lại.
- Nếu R < 4 thì phải dùng dung dịch thử nồng độ lớn hơn và tính toán lại
Xác định độ đúng của phương pháp trên nền mẫu thật
Độ đúng cho biết mức độ gần nhau giữa giá trị trung bình của các kết quả thí
nghiệm và giá trị thực hay giá trị được chấp nhận là đúng µ. Do đó, thước đo độ đúng
thường được kí hiệu bằng độ chệch hay đánh giá qua sai số tương đối. Có 2 cách
thường dung để xác định độ đúng của 1 phương pháp là xác định độ thu hồi của
phương pháp và so sánh phương pháp khảo sát với một phương pháp khác được coi
23
như phương pháp tiêu chuẩn. Trong luận văn này, chúng tôi xác định độ đúng thông
qua độ thu hồi.
Độ thu hồi R% = (Lượng chuẩn tìm thấy/ lượng chuẩn thêm vào) x 100.
Xác định độ chụm của phương pháp trên nền mẫu thật
Độ chụm là khái niệm định tính và được biểu thị định lượng bằng độ lệch chuẩn
hay hệ số biến thiên. Độ chụm cho biết mức độ dao động của các kết quả thí nghiệm
lặp lại quanh giá trị trung bình.
2.3. Quy trình thực nghiệm
Chuẩn bị mẫu: Nghiền hoặc cắt nhỏ mẫu cỡ 20 mesh (khoảng 0,8mm).
Chuẩn bị mẫu giả: Mẫu túi thu thập được trên thị trường được cắt nhỏ sau đó
chiết trong dung môi cyclohexan bằng phương pháp lắc hoặc siêu âm trong 2 giờ. Gạn
bỏ dung môi, sấy ở nhiệt độ khoảng 500C hoặc để khô tự nhiên. Làm lặp lại cho đến
khi dung dịch chiết không còn thấy sự xuất hiện của BHT và BHA.
Làm thí nghiệm với mẫu thêm chuẩn trên nền mẫu giả: Mẫu giả được thêm
chuẩn hỗn hợp BHT và BHA ở mức 0,5 ; 2,0 và 5,0 ppm sau đó phân tích để đánh giá
độ thu hồi, lặp lại và xác định giới hạn phát hiện, giới hạn định lượng của phương
pháp theo các điều kiện khác nhau với các đối tượng mẫu khác nhau
2.3.1. Quy trình xử lý mẫu trên nền LDPE
Thực hiện chiết bằng 3 phương pháp là lắc với cyclohexan, chiết hồi lưu với iso
propanol; siêu âm với cyclohexan. Đưa ra kết luận về phương pháp áp dụng phân tích
mẫu thật cho hiệu quả cao nhất.
Để khảo sát và đánh giá các điều kiện tách chất phân tích ra khỏi nền mẫu LDPE
bằng phương pháp lắc với cyclohexan chúng tôi đã tiến hành như sau: Thêm vào bình
nón dung tích 250ml có chứa 2,0g mẫu giả hỗn hợp chất chuẩn 100ppm để được các
nồng độ 0,5ppm ; 2,0ppm và 5,0ppm là 3 khoảng nồng độ khác nhau trên đường chuẩn.
Thêm cyclohexan để được 15,0ml dung dịch. Để bình nón qua đêm trong ngăn mát tủ
lạnh. Trước khi chiết, để bình nón về nhiệt độ phòng sau đó đem lắc. Không để mẫu
24
bám lên thành bình. Sau khi lắc, sử dụng xyranh y tế hút mẫu và lọc mẫu qua màng lọc
PTFE kích thước 0,45um rồi đem phân tích trên hệ thống GC-MS
Đối với phương pháp chiết hồi lưu với iso propanol chúng tôi đã tiến hành như
sau: Thêm vào bình cầu dung tích 250ml có chứa 2,0g mẫu giả hỗn hợp chất chuẩn
100ppm để được các nồng độ 0,5ppm ; 2,0ppm và 5,0ppm là 3 khoảng nồng độ khác
nhau trên đường chuẩn. Thêm iso propanol để được 25,0ml dung dịch. Để bình qua
đêm trong ngăn mát tủ lạnh. Trước khi chiết, để bình cầu về nhiệt độ phòng sau đó
đem chiết hồi lưu trong 1 giờ. Sau khi chiết, để nguội về nhiệt độ phòng, sử dụng
xyranh y tế hút mẫu và lọc mẫu qua màng lọc PTFE kích thước 0,45um rồi đem phân
tích trên hệ thống GC-MS
Với phương pháp siêu âm với cyclohexan chúng tôi đã tiến hành như sau: Thêm
vào bình phản ứng nắp lót silicon dung tích 50ml có chứa 2,0g mẫu giả hỗn hợp chất
chuẩn 100ppm để được các nồng độ 0,5ppm ; 2,0ppm và 5,0ppm là 3 khoảng nồng độ
khác nhau trên đường chuẩn. Thêm cyclohexan để được 10,0ml dung dịch. Để bình
qua đêm trong ngăn mát tủ lạnh. Để bình phản ứng về nhiệt độ phòng sau đó đem siêu
âm trong 1 giờ. Sau khi chiết, để nguội về nhiệt độ phòng, sử dụng xyranh y tế hút
mẫu và lọc mẫu qua màng lọc PTFE kích thước 0,45um rồi đem phân tích trên hệ
thống GC-MS
2.3.1. Quy trình xử lý mẫu trên nền HDPE
Để khảo sát và đánh giá điều kiện tách chất phân tích ra khỏi nền mẫu HDPE
bằng phương pháp chiết hồi lưu với cyclohexan chúng tôi đã tiến hành như sau: Thêm
vào bình cầu dung tích 250ml có chứa 2,0g mẫu giả một thể tích hỗn hợp chất chuẩn
100ppm để được các nồng độ 0,5ppm ; 2,0ppm và 5,0ppm là 3 khoảng nồng độ khác
nhau trên đường chuẩn, Thêm cyclohexan để được 25,0ml dung dịch. Để bình cầu qua
đêm trong ngăn mát tủ lạnh. Đưa bình cầu về nhiệt độ phòng sau đó đem chiết hồi lưu
trong 1 giờ. Sau khi chiết, sử dụng xyranh y tế hút mẫu và lọc mẫu qua màng lọc
PTFE kích thước 0,45um rồi đem phân tích trên hệ thống GC-MS.
Đối với phương pháp siêu âm với cyclohexan chúng tôi đã tiến hành như sau:
Thêm vào bình phản ứng dung tích 50ml có chứa 2,0g mẫu giả một thể tích hỗn hợp
chất chuẩn 100ppm để được các nồng độ 0,5ppm ; 2,0ppm và 5,0ppm là 3 khoảng
25
nồng độ khác nhau trên đường chuẩn, Thêm cyclohexan để được 10,0ml dung dịch. Để
bình phản ứng qua đêm trong ngăn mát tủ lạnh. Đưa bình phản ứng về nhiệt độ phòng
sau đó đem siêu âm trong 1 giờ. Sau khi chiết, sử dụng xyranh y tế hút mẫu và lọc mẫu
qua màng lọc PTFE kích thước 0,45um rồi đem phân tích trên hệ thống GC-MS.
2.4. Thiết bị, hóa chất
2.4.1. Thiết bị
- Hệ thống GC-MS Thermo scientific : Trace GC Ultra/ISQ; Cột tách DB5-MS
- Bể siêu âm Elmasonic S100H
- Bể lắc Amerex Insstrument Model 939XL
- Cân phân tích : Độ đọc 0,0001g
2.4.2. Dụng cụ
- Bình phản ứng dung tích 50ml ; bình nón dung tích 250ml ; bình quả lê dung
tích 200ml ; bình định mức dung tích 25ml, 50ml.
- Pipet 25,0ml; 2,0ml
- Micropipet 100-1000µl ; 10-100µl ; 20-200µl
- Vial đựng mẫu dung tích 1,8ml ; 5ml
- Xyranh y tế
- Màng lọc PTFE kích thước 0,45µm
2.4.3. Hoá chất, Chất chuẩn
- BHT-Sigma-Aldrich,USA 99,5%
- BHA- Sigma-Aldrich,USA 99,5%
- Methyl myristate (MM)- Sigma-Aldrich,USA 99,5%
- Cyclohexan dùng cho sắc kí khí, Merck
- Isopropanol dùng cho sắc kí khí, Merck
26
2.5. Chuẩn bị các dung dịch chuẩn
Các dung dịch chuẩn làm việc được chuẩn bị từ dung dịch chuẩn gốc với dung
môi pha loãng là cyclohexan. Các dung dịch chuẩn để dựng đường chuẩn được chuẩn
bị từ các dung dịch chuẩn làm việc và cyclohexan, các dung dịch này được pha và bảo
quản trực tiếp trong vial thủy tinh tối màu, thể tích của các dung dịch thành phần và
dung môi được tính toán là lấy chính xác bằng micropipet.
Cân một lượng chính xác BHT và BHA (khoảng 10mg), định mức 5,0ml bằng
cyclohexan. Từ dung dịch chuẩn này, sử dụng micropipet hút lượng đã tính toán trước
vào một bình định mức 50ml và thêm cyclohexan đến vạch thu được hỗn hợp dung
dịch chuẩn 100ppm (C1). Sử dụng C1 là dung dịch làm việc. MM được sử dụng làm
nội chuẩn trong định lượng BHT và BHA. Cân, pha MM tương tự như BHT và BHA.
Sử dụng dung dịch 25ppm (B) trong cyclohexan làm dung dịch làm việc.
Cách chuẩn bị và mục đích sử dụng của các dung dịch chuẩn được trình bày
trong bảng 2.1 và bảng 2.2.
Bảng 2.1. Cách chuẩn bị dung dịch chuẩn làm việc
TT Nồng độ (ppm)
và kí hiệu
Thể tích cần lấy (µl)
Mục đích sử dụng
C1 C2 Cyclohexan
1 10 (C2) 100 - 900 Chuẩn bị dung dịch để
dựng đường chuẩn 2 1 (C3) - 100 900
27
Bảng 2.2. Cách chuẩn bị các dung dịch để dựng đường chuẩn
TT Nồng độ
(ppm)
Thể tích cần lấy (µl) Mục đích sử dụng
C1 C2 C3 B Cyclohexan
1 0,05 - - 50 20 930
Chuẩn bị dung dịch để
dựng đường chuẩn
2 0,1 - - 100 20 880
3 0,2 - 20 - 20 960
4 0,5 - 50 - 20 930
5 1,0 10 - - 20 970
6 2,0 20 - - 20 960
7 3,0 30 - - 20 950
8 4,0 40 - - 20 940
9 5,0 50 - - 20 930
28
CHƯƠNG 3. KẾT QUẢ VÀ THẢO LUẬN
3.1 Tối ưu hóa các điều kiện phân tích hai chất chống oxi hóa BHT và BHA trên
hệ thống GC-MS
3.1.1 Chọn điều kiện bơm mẫu, thông số cho hệ máy GC-MS
Dựa vào các tài liệu tham khảo cùng với khuyến cáo của nhà sản xuất Thermo
scientific để phù hợp với cấu hình máy và các điều kiện có sẵn trong phòng thí
nghiệm cho phép phân tích hàm lượng BHT, BHA có trong mẫu nhựa đạt được độ
chính xác cao, chúng tôi đã chọn các thông số để khảo sát như sau:
- Thể tích bơm mẫu 1µl, chế độ bơm không chia dòng (splitless).
- Khảo sát tốc độ dòng khí mang 0,8ml/phút ; 1,0ml/ phút và 1,2ml/phút
- Khảo sát nhiệt độ cổng bơm mẫu 230°C, 250°C và 280°C
- Khảo sát nhiệt độ nguồn ion 200°C, 220°C và 250°C
- Năng lượng nguồn ion hóa Ei 0,7eV
- Thời gian ngắt dung môi 4,30 phút
- Chế độ quét SCAN : quét ion trong khoảng m/z 30-300 amu
- Chế độ SIM: chọn các ion đặc trưng 43, 57, 74, 87, 137, 165, 180, 205, 220.
- Nhiệt độ MS Transfer line : 300°C.
- Cột tách : DB-5MS kích thước cột 30m dài x 0,25mm ID x 1,0µm film.
3.1.2 Khảo sát nhiệt độ cổng bơm mẫu
Theo các tài liệu tham khảo [24,34], nhiệt độ cổng bơm mẫu có thể chọn từ
230°C÷280°C. Nhiệt độ cổng bơm mẫu phải đủ cao để mẫu phân tích được hoá hơi
hoàn toàn nhưng lại không được quá lớn để tránh hiện tượng phân huỷ mẫu. Chúng tôi
khảo sát nhiệt độ cổng bơm ở 230°C ; 250°C ; 280°C với hỗn hợp dung dịch chuẩn
BHT và BHA nồng độ 2,0mg/l.
29
Hình 3.1. Sắc đồ sự ảnh hưởng của diện tích pic vào nhiệt độ cổng bơm mẫu
Từ sắc đồ ta thấy ở nhiệt độ 250°C là diện tích píc lớn và đồng đều hơn cả. Ở
nhiệt độ 280°C diện tích pic của BHA lớn nhưng diện tích pic của BHT nhỏ hơn so
với ở nhiệt độ 250°C, có thể do hiện tượng phân huỷ mẫu BHT ở nhiệt độ này. Ở
230°C có hiện tượng doãng pic.
3.1.3 Khảo sát tốc độ dòng khí mang Heli
Tốc độ khí mang là đại lượng ảnh hưởng đến độ phân giải của chất phân tích
theo phương trình Van-Deemter. Sự thay đổi tốc độ dòng sẽ làm thay đổi áp suất, thời
gian lưu và diện tích pic. Dựa vào tài liệu của hãng và các tài liệu tham khảo [24,34]
chúng tôi đã lưa chọn khảo sát tốc độ dòng ở 0,8; 1,0 và 1,2 ml/ phút. Chúng tôi sử
dụng hỗn hợp chuẩn 2,0 ppm để khảo sát.
30
Hình 3.2. Săc đồ sự ảnh hưởng của tốc độ dòng khí mang đến diện tích pic
Từ sắc đồ ta thấy, ở tốc độ dòng 0,8 ml/phút có hiện tượng doãng pic, diện tích
pic thấp hơn nhiều so với 2 tốc độ dòng còn lại. Tuy ở tốc độ 1,2ml/phút diện tích píc
có lớn hơn nhưng không nhiều so với tốc độ 1,0ml/phút. Do đó, để đảm bảo hiệu quả
kinh tế mà vẫn đảm bảo hiệu quả phân tích chúng tôi lựa chọn tốc độ dòng là 1,0
ml/phút cho các nghiên cứu tiếp theo.
3.1.4 Khảo sát nhiệt độ buồng ion
Căn cứ vào tài liệu của hãng chúng tôi tiến hành khảo sát nhiệt độ nguồn ion ở
200°C; 220°C ; 250°C đối với hỗn hợp dung dịch chuẩn 2,0 ppm.
31
Hình 3.3. Săc đồ sự ảnh hưởng của nhiệt độ buồng ion đến diện tích pic
Dựa vào hình sắc đồ trên ta thấy, về hình dạng cũng như diện tích pic tốt hơn cả
là ở nhiệt độ 220°C. Do đó, chúng tôi chọn nhiệt độ buồng ion là 220°C cho các
nghiên cứu tiếp theo.
3.1.5 Chế độ quan sát chọn lọc ion ( Selected Ion Monitoring-SIM)
Sau khi phân tích hỗn hợp chất chuẩn ở chế độ SCAN, chúng tôi chọn ra được
một số mảnh có tính chất đặc trưng, tín hiệu mạnh; sử dụng các mảnh phổ này để phân
tích chế độ SIM nhằm tăng độ nhạy của phép phân tích. SIM là chế độ quét chọn lọc
ion dùng để định lượng cho độ chính xác cao. Trong chế độ SIM, detector MS chỉ ghi
nhận tín hiệu những mảnh ion mà được cài đặt theo phương pháp, đó là những mảnh
đặc trưng cho chất cần phân tích. Chúng tôi đưa ra các mảnh phổ đặc trưng cho các
chất như trong bảng 3.1.
Bảng 3.1. Các mảnh phổ đặc trưng của BHT và BHA
STT
Chất phân tích và nội
chuẩn
Mảnh định lượng
(m/z) Mảnh so sánh (m/z)
1 BHT 205 57 ; 220
2 BHA 165 137 ; 180
3 MM 74 87 ; 43
32
Sau khi tham khảo các tài liệu và khảo sát các điều kiện như đã nêu ở trên,
chúng tôi lựa chọn các thông số tối ưu hóa cho quá trình chạy sắc kí như bảng 3.2
Bảng 3.2: Các thông số tối ưu hóa cho quá trình chạy sắc kí
TT Thông số Giá trị tối ưu cho phép phân
tích trên GC-MS
1 Nhiệt độ nguồn ion hoá 220°C
2 Nhiệt độ MS Transferline 300°C
3 Nhiệt độ cổng bơm mẫu 250°C
4 Thể tích bơm mẫu 1µl
5 Chế độ bơm mẫu Không chia dòng (splitless)
6 Khí mang Heli (99,999%)
7 Cột tách DB5-MS
8 Tốc độ khí mang (chế độ đẳng dòng) 1.0 ml/phút
9 Chế độ chạy GC SIM
10 Thế ion hoá 70eV
11 Thời gian trì hoãn dung môi 4,30 phút
12 Hệ thống bơm mẫu Tự động
Bảng 3.3 Chương trình nhiệt độ của GC cho phân tích BHT, BHA
TT Nhiệt độ cột GC
(°C)
Tốc độ tăng nhiệt
(°C/phút)
Thời gian duy trì nhiệt
độ (phút)
1 80 0 0,5
2 300 25 3
3.1.6 Khảo sát thời gian lưu của các chất cần phân tích
Tiến hành khảo sát thời gian lưu của các chất cần phân tích bằng cách đo lặp lại
3 lần hỗn hợp chuẩn 2,0 ppm với các điều kiện tối ưu như đã khảo sát ở trên.
33
Bảng 3.4. Thời gian lưu và độ rộng cửa sổ thời gian lưu của BHT,BHA và nội chuẩn MM
Tên
chất
Thời gian lưu (tR)
tR trung
bình (phút)
Độ lệch
chuẩn (s)
Độ rộng cửa
sổ tR (3s) tR (phút) Lần
1
Lần
2
Lần
3
BHT 5.28 5.28 5.28 5.28 0 0 5.28
BHA 5.50 5.49 5.49 5.49 0.006 0.02 5.49±0.02
MM 6.08 6.08 6.08 6.08 0 0 6.08
Hình 3.4. Sắc đồ thời gian lưu của BHT, BHA và MM
34
1 #367 RT: 5.25 AV: 1 SB: 41 5.25-5.32 , 5.17-5.24 NL: 8.92E5T: {0,0} + c EI Full ms [30.00-300.00]
40 60 80 100 120 140 160 180 200 220 240 260 280
m/z
0
5
10
15
20
25
30
35
40
45
50
55
60
65
70
75
80
85
90
95
100
Re
lative
Ab
un
da
nce
205.32
57.20
81.21
220.34
67.18 145.24 177.28105.19
91.17 206.3141.17
77.15 121.2055.18
65.16 128.18 149.26 161.26189.3039.18 141.2371.1853.16
159.26 163.2689.16 203.25 218.33 224.24 234.48 280.27249.12 262.23 291.61
Hình 3.5. Phổ khối lượng của BHT chế độ scan 2 #31 RT: 5.22 AV: 1 NL: 1.57E6T: {0,0} + c EI SIM ms [42.50-43.50, 56.50-57.50, 73.50-74.50, 86.50-87.50, 136.50-137.50, 164.50-165.50, 179.50-180.50, 204.50-205.50, 219.50-220.50]
50 60 70 80 90 100 110 120 130 140 150 160 170 180 190 200 210 220
m/z
0
5
10
15
20
25
30
35
40
45
50
55
60
65
70
75
80
85
90
95
100
Rela
tive A
bun
da
nce
205.00
220.00
57.0043.00
137.00 165.0087.0074.00 180.00
Hình 3.6. Phổ khối lượng của BHTchế độ SIM
35
1 #436 RT: 5.48 AV: 1 SB: 29 5.49-5.54 , 5.43-5.47 NL: 6.95E5T: {0,0} + c EI Full ms [30.00-300.00]
40 60 80 100 120 140 160 180 200 220 240 260 280
m/z
0
5
10
15
20
25
30
35
40
45
50
55
60
65
70
75
80
85
90
95
100
Rela
tive A
bun
da
nce
165.24
137.20
180.26
77.15
91.17
79.1865.16 124.17105.1941.17 53.15115.1739.16 83.22 150.2243.19 103.18 125.18 181.2957.19 76.18
151.22 167.24 183.32 279.41225.40 269.37209.44 239.32 297.19251.35
Hình 3.7. Phổ khối lượng của BHA chế độ scan BHA+BHT #151 RT: 7.06 AV: 1 SB: 24 7.10-7.41 , 6.92-7.06 NL: 1.16E6T: {0,0} + c EI SIM ms [56.50-57.50, 136.50-137.50, 164.50-165.50, 179.50-180.50, 204.50-205.50, 219.50-220.50]
60 70 80 90 100 110 120 130 140 150 160 170 180 190 200 210 220
m/z
0
5
10
15
20
25
30
35
40
45
50
55
60
65
70
75
80
85
90
95
100
Rela
tive A
bun
da
nce
165.00
180.00
137.00
57.00
Hình 3.8. Phổ khối lượng của BHA chế độ SIM
36
1 #604 RT: 6.05 AV: 1 SB: 13 6.06-6.08 , 6.03-6.05 NL: 9.03E5T: {0,0} + c EI Full ms [30.00-300.00]
40 60 80 100 120 140 160 180 200 220 240 260 280
m/z
0
5
10
15
20
25
30
35
40
45
50
55
60
65
70
75
80
85
90
95
100
Re
lativ
e A
bu
nd
an
ce
74.15
87.16
43.18 55.17
75.1641.17
69.18143.25
59.1683.20 88.16 101.18 199.32129.22
67.18 157.2739.16 242.39211.36185.31115.2054.17 171.30130.23 266.37221.27 282.21 295.20252.40
Hình 3.9. Phổ khối lượng của MM chế độ scan CHUAN5PPM #59 RT: 6.08 AV: 1 NL: 6.95E5T: {0,0} + c EI SIM ms [42.50-43.50, 56.50-57.50, 73.50-74.50, 86.50-87.50, 136.50-137.50, 164.50-165.50, 179.50-180.50, 204.50-205.50, 219.50-220.50]
50 60 70 80 90 100 110 120 130 140 150 160 170 180 190 200 210 220
m/z
0
5
10
15
20
25
30
35
40
45
50
55
60
65
70
75
80
85
90
95
100
Re
lativ
e A
bu
nd
an
ce
74.00
87.00
43.00
57.00
137.00 165.00 180.00 205.00 220.00
Hình 3.10. Phổ khối lượng của MM chế độ SIM
37
3.2. Xây dựng đường chuẩn, xác định LOD, LOQ của thiết bị
3.2.1 Khảo sát xây dựng đường chuẩn xác định BHT và BHA
Tiến hành khảo sát sự phụ thuộc của hệ số đáp ứng Rf vào nồng độ của các chất
cần phân tích. Các dung dịch chuẩn được pha như trong bảng 2.2. Mỗi nồng độ được
bơm lặp 3 lần và lấy giá trị trung bình để dựng đường chuẩn.
Đường chuẩn cho phép phân tích BHT và BHA được cho trong bảng 3.5 và 3.6
Bảng 3.5. Đường chuẩn của BHT
0 1 2 3 4 5
0 ,0
0 ,5
1 ,0
1 ,5
2 ,0
2 ,5
3 ,0
S(B
HT
)/S
(MM
)
C (p p m )
BHT: Y = A + B * X
Parameter Value Error
----------------------------------------------
A -0,00485 0,00369
B 0,53505 0,00149
------------------------------------------
R2 SD N P
--------------------------------------------
0,99997 0,00779 9 <0.0001
Bảng 3.6. Đường chuẩn của BHA
0 1 2 3 4 5
0,0
0,5
1,0
1,5
2,0
2,5
3,0
3,5
S(B
HA
)/S
(MM
)
C (ppm )
BHA : Y = A + B * X
Parameter Value Error
------------------------------------------------
A -0,0103 0,00452
B 0,63374 0,00182
------------------------------------------------
R2 SD N P
-------------------------------------------------
0,99997 0,00954 9 <0.0001
Phương trình hồi qui đường chuẩn của BHT và BHA trong khoảng nồng độ khảo
sát 0,05 đến 5,0 ppm đều có hệ số tương quan lớn là 0,9999; chứng tỏ có mối quan hệ
tuyến tính giữa tỷ lệ diện tích pic của BHT và BHA với MM và nồng độ chất phân
tích. Phương trình hồi qui này được sử dụng để tính toán nồng độ chất phân tích trong
38
dịch chiết từ mẫu thông qua tỷ lệ diện tích pic tương ứng, qua đó sẽ tính toán được
hàm lượng chất phân tích trong mẫu.
3.2.2 Giới hạn phát hiện LOD và giới hạn định lượng LOQ của thiết bị đối với
chất phân tích
LOD của thiết bị được xác định như mục 2.2.2
Bảng 3.7. Giới hạn phát hiện và giới hạn định lượng của các chất
Tên chất LOD(ppm) LOQ(ppm)
BHT 0,044 0,147
BHA 0,045 0,150
3.2.3 Độ lặp lại của thiết bị
Tiến hành đo lặp 3 lần hỗn hợp dung dịch chuẩn nồng độ 0,5ppm; 2,0 ppm và
5,0ppm. Sử dụng phương trình đường chuẩn đã xây dựng, tính toán lại nồng độ dung
dịch theo đường chuẩn. Kết quả thu được trong bảng sau.
Bảng 3.8. Độ lặp lại của thiết bị ở nồng độ 0,5ppm
Tên chất
Nồng độ (ppm) Độ lệch
chuẩn (s) RSD (%)
Lần 1 Lần 2 Lần3
BHT 0,469 0,513 0,508 0,024 4,8
BHA 0,515 0,482 0,493 0,017 3,4
39
Bảng 3.9. Độ lặp lại của thiết bị ở nồng độ 2,0ppm
Tên chất Nồng độ (ppm) Độ lệch chuẩn
(s) RSD (%)
Lần 1 Lần 2 Lần3
BHT 2,048 1,956 2,015 0,047 2,3
BHA 2,091 1,995 1,937 0,078 3,9
Bảng 3.10. Độ lặp lại của thiết bị ở nồng độ 5,0ppm
Tên chất Nồng độ (ppm) Độ lệch chuẩn
(s) RSD (%)
Lần 1 Lần 2 Lần3
BHT 5,236 4,892 4,911 0,193 3,9
BHA 5,220 5,071 5,022 0,050 2,0
Theo AOAC, RSD% cho phép tại cấp độ 0,1-1ppm là 15-11%, từ 1-10ppm là
11-7,3%. Thực nghiệm cho thấy thiết bị có độ ổn định cao theo các điều kiện đã khảo
sát với giá trị độ lệch chuẩn tương đối RSD nằm trong khoảng 2,0 đến 4,8%.
3.3 Khảo sát và đánh giá các điều kiện tách chất phân tích ra khỏi nền mẫu phân
tích
Có thể chiết chất phân tích ra khỏi nền mẫu bằng các phương pháp như sau:
- Với mẫu là LDPE có thể chiết bằng cách lắc hoặc siêu âm với cyclohexan hay
đun hồi lưu với isopropanol.
- Với mẫu là HDPE có thể chiết bằng cách đun hồi lưu hoặc siêu âm với
cyclohexan.
Để tìm được quy trình chiết tối ưu, chúng tôi sẽ khảo sát đánh giá các tiêu chí sau:
- Thời gian chiết chất phân tích ra khỏi nền mẫu
- Giới hạn phát hiện và giới hạn định lượng của phương pháp
- Xác định độ đúng của phương pháp
- Xác định độ chụm của phương pháp
40
3.3.1 Phân tích trên nền mẫu LDPE
3.3.1.1 Chiết bằng phương pháp lắc với cyclohexan
a. Khảo sát thời gian chiết
Cách tiến hành: Mẫu được chuẩn bị như ở mục 2.3.1, nồng độ chất phân tích
trong dich chiết là 2,0ppm sau đó tiến hành lắc ở nhệt độ phòng trong các khoảng
thời gian như bảng 3.11. Mỗi giá trị làm lặp 3 lần.
Bảng 3.11. Khảo sát thời gian chiết mẫu
Thời gian
(h)
BHT BHA
Diện tích pic Rf
Độ thu hồi
(%) Diện tích pic Rf
Độ thu hồi
(%)
1.0 3584362 0,873 82,0 4060188 0,988 78,8
1.5 3613855 0,922 86,6 3979353 1,015 80,9
2.0 3652266 0,960 90,2 4173639 1,097 87,4
2.5 3748304 0,960 90,2 4283387 1,097 87,4
3.0 3882777 0,964 90,5 4432488 1,100 87,6
Hình 3.11. Đồ thị sự phụ thuộc của độ thu hồi vào thời gian chiết
Từ bảng kết quả ta thấy, với thời gian chiết là 2 giờ nồng độ chất phân tích thay
đổi không còn đáng kể. Do đó chúng tôi chọn thời gian chiết mẫu là 2giờ.
b. Giới hạn phát hiện MDL và giới hạn định lượng MQL của phương
41
pháp
Để xác định MDL của phương pháp này chúng tôi tiến hành thử nghiệm trên một
mẫu LDPE có hàm lượng BHT khoảng xấp xỉ 2mg/kg , tức là nồng độ BHT trong 15ml
dịch chiết /2,0g mẫu là khoảng gần 0,3 ppm gấp khoảng 7 lần giá trị LOD ước tính theo
đường chuẩn. Do chưa tìm được mẫu nào có lượng BHA tương ứng nằm trong khoảng
gấp 5-7 lần LOD ước tính, do đó chúng tôi tiến hành thêm BHA chuẩn vào mẫu sao cho
lượng BHA trong dung dịch chiết là 0,3ppm. Tiến hành làm lặp 6 lần. Sau khi thêm
chuẩn, mẫu được để qua đêm trong tủ lạnh trước khi tiến hành thử nghiệm.
Bảng 3.12. Giới hạn phát hiện của BHT và BHA theo phương pháp lắc
BHT(ppm) BHA(ppm)
Lần 1 0,244 0,291
Lần 2 0,262 0,273
Lần 3 0,261 0,302
Lần 4 0,278 0,275
Lần 5 0,269 0,290
Lần 6 0,288 0,314
TB 0,267 0,291
S 0,015 0,016
LOD 0,046 0,047
MDL(mg/kg) 0,342 0,353
MQL(mg/kg) 1,14 1,18
R 5,9 6,2
42
Với giá trị R nằm trong khoảng 4-10 như tính được như ở bảng trên, LOD tính
toán được là hoàn toàn đáng tin cậy.
c. Độ chụm và độ đúng của phương pháp
Độ đúng và độ chụm của phương pháp được tiến hành như mục 2.3.1. Kết quả
thu được trong bảng 3.13 đến 3.15
Bảng 3.13. Độ chụm và độ đúng ở khoảng nồng độ thấp trên đường chuẩn
BHT BHA
Nồng độ
(ppm) Độ thu hồi (%) Nồng độ (ppm) Độ thu hồi (%)
Lần 1 0,458 91,6 0,478 95,6
Lần 2 0,442 88,4 0,481 96,2
Lần 3 0,491 98,2 0,452 90,4
Lần 4 0,453 90,6 0,463 92,6
Lần 5 0,472 94,4 0,469 93,8
Lần 6 0,46 92,0 0,495 99,0
TB 0,463 92,5 0,473 94,6
S 0,017 0,015
RSD 3,7 3,2
Bảng 3.14. Độ chụm và độ đúng ở khoảng nồng độ trung bình trên đường chuẩn
BHT BHA
Nồng độ (ppm) Độ thu hồi
(%) Nồng độ (ppm) Độ thu hồi (%)
Lần 1 1,89 94,5 1,70 85,3
Lần 2 1,67 83,6 1,77 88,4
Lần 3 1,79 89,6 1,65 82,6
Lần 4 1,99 99,4 1,76 88,0
43
Lần 5 1,68 84,2 1,64 82,2
Lần 6 1,78 89,1 1,67 83,6
TB 1,80 90,0 1,70 85,0
S 0,122 0,054
RSD 6,8 3,2
Bảng 3.15. Độ chụm và độ đúng ở khoảng nồng độ cao trên đường chuẩn
BHT BHA
Nồng độ (ppm) Độ thu hồi
(%) Nồng độ (ppm)
Độ thu hồi
(%)
Lần 1 3,91 78,2 4,41 88,2
Lần 2 4,52 90,5 3,99 79,8
Lần 3 4,41 88,2 4,40 88,0
Lần 4 4,72 94,5 4,26 85,1
Lần 5 4,48 89,7 4,06 81,3
Lần 6 4,61 92,2 4,36 87,2
TB 4,44 88,9 4,25 84,9
S 0,282 0,181
RSD 6,4 4,3
Theo AOAC, tại cấp độ 0,1-10ppm độ thu hồi cho phép từ 80-110% ; RSD%
cho phép là 15-11% ở cấp hàm lượng 0,1-1ppm; 11-7,3% với cấp hàm lượng 1-
10ppm. Như vậy với kết quả thực nghiệm RSD% nằm trong khoảng 3,2-6,8% và độ
thu hồi 84,9-94,6% là hoàn toàn đạt yêu cầu. Phương pháp này có thể áp dụng để xác
định hàm lượng BHT và BHA trong mẫu thực tế.
Tính toán hàm lượng BHT và BHA trong mẫu thực tế
BHT,BHA (mg/kg) = C(mg/l).15,0 (ml)
m(g)
44
Trong đó:
C(mg/l) là nồng độ chất phân tích được suy ra từ đường chuẩn
15,0 (ml) là thể tích dung môi chiết được sử dụng
m(g) là khối lượng mẫu phân tích
3.3.1.2 Chiết mẫu bằng phương pháp chiết hồi lưu với iso propanol
a. Khảo sát thời gian chiết
Cách tiến hành: Mẫu được chuẩn bị như ở mục 2.3.1, nồng độ chất phân tích
trong dich chiết là 2,0ppm sau đó tiến hành lắc ở nhệt độ phòng trong các
khoảng thời gian như bảng 3.16. Mỗi giá trị làm lặp 3 lần.
Bảng 3.16. Khảo sát thời gian chiết
Thời gian
(h)
BHT BHA
Diện tích pic Rf
Độ thu hồi
(%) Diện tích pic Rf
Độ thu hồi
(%)
0,5 3060373 0,859 80,7 3604107 1,011 80,6
1.0 3285602 0,950 89,2 3814480 1,103 87,8
1,5 3501212 0,949 89,1 4078738 1,105 88,0
2,0 3419999 0,953 89,5 3952584 1,101 87,7
45
Hình 3.12. Sự phụ thuộc của độ thu hồi vào thời gian chiết mẫu
Từ bảng kết quả ta thấy, với thời gian chiết là 1 giờ nồng độ chất phân tích thay
đổi không còn đáng kể. Do đó chúng tôi chọn thời gian chiết mẫu là 1giờ.
b. Giới hạn phát hiện LOD và giới hạn định lượng LOQ của phương pháp
Cách chuẩn bị mẫu và tiến hành thực nghiệm tương tự phương pháp chiết bằng
cách lắc mẫu với cyclohexan. Kết quả thu được trong bảng 3.17
Bảng 3.17. Giới hạn phát hiện và giới hạn định lượng của 2 chất phân tích
BHT(ppm) BHA(ppm)
Lần 1 0,251 0,281
Lần 2 0,262 0,272
Lần 3 0,282 0,301
Lần 4 0,259 0,280
Lần 5 0,290 0,302
Lần 6 0,261 0,310
TB 0,268 0,291
S 0,0151 0,0153
LOD 0,045 0,046
MDL(mg/kg) 0,565 0,572
MQL(mg/kg) 1,88 1,91
R 5,9 6,4
Với giá trị R tính được như ở bảng trên, LOD tính toán được là hoàn toàn đáng
tin cậy.
46
c. Độ thu hồi và độ chụm của phương pháp phân tích
Độ đúng và độ chụm của phương pháp được tiến hành như mục 2.3.1. Kết quả
thu được trong bảng 3.18 đến 3.120
Bảng 3.18. Độ chụm và độ đúng ở khoảng nồng độ thấp trên đường chuẩn
BHT BHA
Nồng độ (ppm) Độ thu hồi (%) Nồng độ (ppm) Độ thu hồi (%)
Lần 1 0,461 92,2 0,472 94,4
Lần 2 0,463 92,6 0,453 90,6
Lần 3 0,492 98,4 0,491 98,2
Lần 4 0,476 95,2 0,472 94,4
Lần 5 0,511 102,2 0,503 100,6
Lần 6 0,528 105,6 0,510 102,0
TB 0,489 97,7 0,484 96,7
S 0,027 0,022
RSD 5,5 4,5
Bảng 3.19. Độ chụm và độ đúng ở khoảng nồng độ trung bình trên đường chuẩn
BHT BHA
Nồng độ
(ppm)
Độ thu hồi (%) Nồng độ (ppm) Độ thu hồi (%)
Lần 1 1,72 86,2 1,91 95,6
Lần 2 1,93 96,6 1,85 92,7
Lần 3 1,69 84,8 1,74 87,1
Lần 4 1,88 94,2 1,62 81,1
Lần 5 1,65 82,7 1,61 80,5
Lần 6 1,89 94,5 1,82 91,1
TB 1,80 89,8 1,76 88,0
S 0,119 0,125
RSD 6,6 7,1
47
Bảng 3.20. Độ chụm và độ đúng ở khoảng nồng độ cao trên đường chuẩn
BHT BHA
Nồng độ
(ppm)
Độ thu hồi (%) Nồng độ (ppm) Độ thu hồi (%)
Lần 1 3,77 75,4 4,58 91,6
Lần 2 4,72 94,4 4,02 80,3
Lần 3 4,27 85,5 4,25 84,9
Lần 4 3,98 79,7 3,92 78,5
Lần 5 4,07 81,5 3,94 78,7
Lần 6 4,94 98,8 4,22 84,4
TB 4,29 85,9 4,15 83,1
S 0,451 0,251
RSD 10,5 6,0
Theo AOAC, tại cấp độ 0,1-10ppm độ thu hồi cho phép từ 80-110% ; RSD%
cho phép là 15-11% ở cấp hàm lượng 0,1-1ppm; 11-7,3% với cấp hàm lượng 1-
10ppm. Như vậy với kết quả thực nghiệm RSD% nằm trong khoảng 4,5-10,5% và độ
thu hồi 83,1-97,7% là hoàn toàn đạt yêu cầu. Phương pháp này có thể áp dụng để xác
định hàm lượng BHT và BHA trong mẫu thực tế.
Tính toán hàm lượng BHT và BHA trong mẫu thực tế
BHT,BHA (mg/kg) = C(mg/l).25,0(ml)
m(g)
Trong đó: C(mg/l) là nồng độ chất phân tích được suy ra từ đường chuẩn
25,0 (ml) là thể tích dung môi chiết được sử dụng
m(g) là khối lượng mẫu phân tích
3.3.1.3 Chiết mẫu bằng phương pháp siêu âm với cyclohexan
a. Khảo sát thời gian chiết
48
Cách tiến hành: Mẫu được chuẩn bị như ở mục 2.3.1, nồng độ chất phân tích
trong dich chiết là 2,0ppm sau đó tiến hành lắc ở nhệt độ phòng trong các khoảng
thời gian như bảng 3.21. Mỗi giá trị làm lặp 3 lần.
Bảng 3.21. Khảo sát thời gian siêu âm
Thời gian
(h)
BHT BHA
Diện tích pic Rf
Độ thu hồi
(%) Diện tích pic Rf
Độ thu hồi
(%)
0,5 3165041 0,859 80,7 3713356 1,007 80,3
1.0 3757728 0,998 93,7 4405047 1,170 93,1
1,5 3664134 0,994 93,3 4309161 1,168 93,0
2,0 3722555 1,001 94,0 4359247 1,172 93,3
Hình 3.13. Sự phụ thuộc của độ thu hồi vào thời gian chiết mẫu
Từ bảng kết quả ta thấy, với thời gian siêu âm là 1 giờ nồng độ chất phân tích
thay đổi không còn đáng kể. Do đó chúng tôi chọn thời gian chiết mẫu là 1giờ
b. Giới hạn phát hiện LOD và giới hạn định lượng LOQ của phương pháp
49
Cách chuẩn bị mẫu và tiến hành thực nghiệm tương tự phương pháp chiết bằng
cách lắc mẫu với cyclohexan.
Kết quả thu được trong bảng 3.22
Bảng 3.22. Giới hạn phát hiện và giới hạn định lượng của 2 chất phân tích
BHT(ppm) BHA(ppm)
Lần 1 0,282 0,307
Lần 2 0,263 0,274
Lần 3 0,281 0,292
Lần 4 0,259 0,301
Lần 5 0,303 0,315
Lần 6 0,279 0,278
TB 0,278 0,295
S 0,016 0,016
LOD 0,047 0,049
MDL(mg/kg) 0,236 0,243
MQL(mg/kg) 0,787 0,810
R 5,9 6,0
Với giá trị R tính được như ở bảng trên, LOD tính toán được là hoàn toàn đáng
tin cậy.
c. Độ thu hồi của phương pháp phân tích
Độ đúng và độ chụm của phương pháp được tiến hành như mục 2.3.1. Kết quả
thu được trong bảng 3.23 đến 3.25
Bảng 3.23. Độ chụm và độ đúng ở khoảng nồng độ thấp trên đường chuẩn
BHT BHA
Nồng độ
(ppm)
Độ thu hồi (%) Nồng độ (ppm) Độ thu hồi (%)
Lần 1 0,474 94,8 0,493 98,6
Lần 2 0,511 102,2 0,477 95,4
Lần 3 0,463 92,6 0,471 94,2
Lần 4 0,506 101,2 0,503 100,6
Lần 5 0,495 99,0 0,480 96,0
Lần 6 0,462 92,4 0,461 92,2
50
TB 0,485 97,0 0,481 96,2
S 0,022 0,015
RSD 4,5 3,1
Bảng 3.24. Độ chụm và độ đúng ở khoảng nồng độ trung bình trên đường chuẩn
BHT BHA
Nồng độ
(ppm)
Độ thu hồi (%) Nồng độ (ppm) Độ thu hồi (%)
Lần 1 1,84 92,0 1,77 88,5
Lần 2 1,98 98,9 1,79 89,4
Lần 3 1,93 96,6 1,99 99,6
Lần 4 2,04 102,0 1,92 96,1
Lần 5 1,62 81,1 1,89 94,3
Lần 6 2,10 104,8 1,94 97,0
TB 1,92 95,9 1,88 94,2
S 0,170 0,088
RSD 8,9 4,7
Bảng 3.25. Độ chụm và độ đúng ở khoảng nồng độ cao trên đường chuẩn
BHT BHA
Nồng độ
(ppm)
Độ thu hồi (%) Nồng độ (ppm) Độ thu hồi (%)
Lần 1 2,02 100,8 1,83 91,3
Lần 2 2,00 100,2 1,96 98,3
Lần 3 1,92 96,2 1,88 94,0
Lần 4 1,95 97,7 1,77 88,4
Lần 5 1,99 99,8 1,88 94,0
Lần 6 2,00 100,3 1,64 82,1
51
TB 1,98 99,2 1,83 91,3
S 0,036 0,112
RSD 1,8 6,1
Theo AOAC, tại cấp độ 0,1-10ppm độ thu hồi cho phép từ 80-110% ; RSD%
cho phép là 15-11% ở cấp hàm lượng 0,1-1ppm; 11-7,3% với cấp hàm lượng 1-
10ppm. Như vậy với kết quả thực nghiệm RSD% nằm trong khoảng 1,8-8,9% và độ
thu hồi 91,3-99,2% là hoàn toàn đạt yêu cầu. Phương pháp này có thể áp dụng để xác
định hàm lượng BHT và BHA trong mẫu thực tế.
Tính toán hàm lượng BHT và BHA trong mẫu thực tế
BHT,BHA (mg/kg) ) = C(mg/l) x 10,0 (ml)
m(g)
Trong đó: C(mg/l) là nồng độ chất phân tích được suy ra từ đường chuẩn
m(g) là khối lượng mẫu phân tích
10,0 (ml) là thể tích dung môi chiết được sử dụng
3.3.1.4 Phương pháp chiết tối ưu đối với mẫu LDPE
Bảng 3.26. Tổng kết 3 phương pháp chiết đối với mẫu LDPE
Phương
pháp
Thời gian
chiết (giờ)
Thể tích
dung môi
MDL(mg/kg) Thu hồi(%) RSD(%)
BHT BHA
Lắc 2 15 0,330 0,338 84,9-94,6 3,2-6,8
Hồi lưu 1 25 0,550 0,563 83,1-97,7 4,5-10,5
Siêu âm 1 10 0,220 0,225 91,3-99,2 1,8-8,9
Từ bảng tổng kết trên ta thấy phương pháp siêu âm không những cho độ thu hồi
cao, độ chụm thấp, giới hạn phát hiện thấp mà còn có ưu điểm lớn về mặt thời gian
cũng như về sự tiêu tốn dung môi.
52
3.3.2 Phân tích trên nền mẫu HDPE
3.3.2.1 Chiết mẫu bằng phương pháp chiết hồi lưu với cyclohexan
a/ Khảo sát thời gian chiết
Cách tiến hành: Mẫu được chuẩn bị như ở mục 2.3.1, nồng độ chất phân tích
trong dich chiết là 2,0ppm sau đó tiến hành lắc ở nhệt độ phòng trong các khoảng
thời gian như bảng 3.27. Mỗi giá trị làm lặp 3 lần
Bảng 3.27. Khảo sát thời gian chiết
Thời gian
(h)
BHT BHA
Diện tích pic Rf
Độ thu hồi
(%) Diện tích pic Rf
Độ thu hồi
(%)
0,5 3410499 0,879 82,6 4026809 1,038 82,7
1.0 3815215 0,973 91,4 4446417 1,134 90,3
1,5 3705170 0,974 91,5 4318243 1,136 90,4
2,0 3802599 0,974 91,5 4436740 1,137 90,5
Hình 3.14. Sự phụ thuộc của độ thu hồi vào thời gian chiết mẫu
53
Từ bảng kết quả ta thấy, với thời gian là 1 giờ nồng độ chất phân tích thay đổi
không còn đáng kể. Do đó chúng tôi chọn thời gian chiết mẫu là 1giờ.
b/ Giới hạn phát hiện LOD và giới hạn định lượng LOQ của phương pháp
phân tích
Để xác định MDL của phương pháp này chúng tôi tiến hành thử nghiệm trên
một mẫu LDPE có hàm lượng BHT khoảng xấp xỉ 2mg/kg , tức là nồng độ BHT trong
25ml dịch chiết /2,0g mẫu là khoảng 0,5 ppm gấp khoảng 6 lần giá trị LOD ước tính
theo đường chuẩn. Do chưa tìm được mẫu nào có lượng BHA tương ứng nằm trong
khoảng gấp 5-7 lần LOD ước tính, do đó chúng tôi tiến hành thêm BHA chuẩn vào
mẫu sao cho lượng BHA trong dung dịch chiết là 0,3ppm. Tiến hành làm lặp 6 lần.
Sau khi thêm chuẩn, mẫu được để qua đêm trong tủ lạnh trước khi tiến hành thử
nghiệm.
Kết quả thử nghiệm được cho trong bảng 3.28
Bảng 3.28. Giới hạn phát hiện và giới hạn định lượng của 2 chất phân tích
BHT(ppm) BHA(ppm)
Lần 1 0,238 0,287
Lần 2 0,263 0,290
Lần 3 0,240 0,323
Lần 4 0,256 0,313
Lần 5 0,268 0,286
Lần 6 0,230 0,291
TB 0,249 0,298
S 0,015 0,016
LOD 0,046 0,047
MDL(mg/kg) 0,573 0,588
MQL(mg/kg) 1,91 1,96
R 5,4 6,3
Với giá trị R tính được như ở bảng trên, LOD tính toán được là hoàn toàn
đáng tin cậy.
54
c/ Độ thu hồi và độ chụm của phương pháp phân tích
Bảng 3.29. Độ chụm và độ đúng ở khoảng nồng độ thấp trên đường chuẩn
BHT BHA
Nồng độ (ppm) Độ thu hồi (%) Nồng độ (ppm) Độ thu hồi (%)
Lần 1 0,467 93,4 0,482 96,3
Lần 2 0,422 84,4 0,490 97,9
Lần 3 0,477 95,3 0,449 89,7
Lần 4 0,482 96,3 0,411 82,2
Lần 5 0,434 86,8 0,462 92,4
Lần 6 0,460 91,9 0,482 96,4
TB 0,457 91,4 0,462 92,5
S 0,024 0,029
RSD 5,2 6,4
Bảng 3.30. Độ chụm và độ đúng ở khoảng nồng độ trung bình trên đường chuẩn
BHT BHA
Nồng độ (ppm) Độ thu hồi (%) Nồng độ (ppm) Độ thu hồi (%)
Lần 1 1,92 96,0 1,66 83,0
Lần 2 1,87 93,5 1,85 92,5
Lần 3 1,70 85,0 1,79 89,5
Lần 4 1,90 95,0 1,68 84,0
Lần 5 1,64 82,0 1,94 97,0
Lần 6 1,77 88,5 1,72 86,0
TB 1,80 90,0 1,77 88,7
S 0,115 0,108
RSD 6,4 6,1
55
Bảng 3.31. Độ chụm và độ đúng ở khoảng nồng độ cao trên đường chuẩn
BHT BHA
Nồng độ (ppm) Độ thu hồi (%) Nồng độ (ppm) Độ thu hồi (%)
Lần 1 4,97 99,5 4,17 83,4
Lần 2 5,04 100,9 4,20 84,0
Lần 3 4,15 83,0 5,16 103,3
Lần 4 4,80 96,0 4,34 86,9
Lần 5 4,39 87,8 4,34 86,9
Lần 6 4,77 95,4 4,19 83,8
TB 4,69 93,8 4,40 88,0
S 0,349 0,382
RSD 7,4 8,7
Theo AOAC, tại cấp độ 0,1-10ppm độ thu hồi cho phép từ 80-110% ;
RSD% cho phép là 15-11% ở cấp hàm lượng 0,1-1ppm; 11-7,3% với cấp hàm
lượng 1-10ppm. Như vậy với kết quả thực nghiệm RSD% nằm trong khoảng
5,2-8,7% và độ thu hồi 88,0-93,8% là hoàn toàn đạt yêu cầu. Phương pháp này
có thể áp dụng để xác định hàm lượng BHT và BHA trong mẫu thực tế.
Tính toán hàm lượng BHT và BHA trong mẫu thực tế
BHT,BHA (mg/kg) = C(mg/l) x 25,0(ml)
m(g)
Trong đó: 10,0 (ml) là thể tích dung môi chiết được sử dụng
m(g) là khối lượng mẫu phân tích
C(mg/l) là nồng độ chất phân tích được suy ra từ đường chuẩn
3.3.2.2 Chiết mẫu bằng phương pháp siêu âm với cyclohexan
a/ Khảo sát thời gian chiết
56
Cách tiến hành: Mẫu được chuẩn bị như ở mục 2.3.1, nồng độ chất
phân tích trong dich chiết là 2,0ppm sau đó tiến hành lắc ở nhệt độ phòng
trong các khoảng thời gian như bảng 3.21. Mỗi giá trị làm lặp 3 lần
Bảng 3.32. Khảo sát thời gian siêu âm
Thời gian
(h)
BHT BHA
Diện tích pic Rf
Độ thu hồi
(%) Diện tích pic Rf
Độ thu hồi
(%)
0,5 3373134 0,869 81,7 4007139 1,033 82,3
1.0 3857164 0,989 92,9 4516264 1,158 92,2
1,5 3745865 0,985 92,5 4409826 1,160 92,3
2,0 3848541 0,986 92,6 4510944 1,156 92,0
Hình 3.15. Sự phụ thuộc của độ thu hồi vào thời gian chiết mẫu.
57
Từ bảng kết quả ta thấy, với thời gian là 1 giờ nồng độ chất phân tích thay
đổi không còn đáng kể. Do đó chúng tôi chọn thời gian chiết mẫu là 1giờ.
b/ Giới hạn phát hiện LOD và giới hạn định lượng LOQ của phương pháp
phân tích
Để xác định MDL của phương pháp này chúng tôi tiến hành thử nghiệm
trên một mẫu LDPE có hàm lượng BHT khoảng xấp xỉ 2mg/kg , tức là nồng độ
BHT trong 10ml dịch chiết /2,0g mẫu là khoảng 0,5 ppm gấp khoảng 6 lần giá
trị LOD ước tính theo đường chuẩn. Do chưa tìm được mẫu nào có lượng BHA
tương ứng nằm trong khoảng gấp 5-7 lần LOD ước tính, do đó chúng tôi tiến
hành thêm BHA chuẩn vào mẫu sao cho lượng BHA trong dung dịch chiết là
0,3ppm. Tiến hành làm lặp 6 lần. Sau khi thêm chuẩn, mẫu được để qua đêm
trong tủ lạnh trước khi tiến hành thử nghiệm.
Kết quả thử nghiệm được cho trong bảng 3.33
Bảng 3.33. Giới hạn phát hiện và giới hạn định lượng của 2 chất phân tích
BHT(ppm) BHA(ppm)
Lần 1 0,251 0,262
Lần 2 0,260 0,301
Lần 3 0,222 0,291
Lần 4 0,231 0,278
Lần 5 0,240 0,309
Lần 6 0,263 0,29
TB 0,245 0,289
S 0,016 0,017
LOD 0,049 0,052
MDL(mg/kg) 0,245 0,260
MQL(mg/kg) 0,817 0,867
R 5,0 5,6
Với giá trị R tính được như ở bảng trên, LOD tính toán được là hoàn toàn
đáng tin cậy.
58
c/ Độ thu hồi và độ chụm của phương pháp phân tích
Bảng 3.34. Độ chụm và độ đúng ở khoảng nồng độ thấp trên đường chuẩn
BHT BHA
Nồng độ (ppm) Độ thu hồi (%) Nồng độ (ppm) Độ thu hồi (%)
Lần 1 0,477 95,4 0,507 101,4
Lần 2 0,495 99,0 0,479 95,8
Lần 3 0,516 103,2 0,494 98,8
Lần 4 0,505 101,0 0,481 96,2
Lần 5 0,475 95,0 0,473 94,6
Lần 6 0,486 97,2 0,483 96,6
TB 0,492 98,5 0,486 97,2
S 0,016 0,012
RSD 3,3 2,5
Bảng 3.35. Độ chụm và độ đúng ở khoảng nồng độ trung bình trên đường chuẩn
BHT BHA
Nồng độ (ppm) Độ thu hồi (%) Nồng độ (ppm) Độ thu hồi (%)
Lần 1 1,99 99,5 1,86 93,1
Lần 2 1,76 87,8 1,77 88,8
Lần 3 1,93 96,4 1,77 88,4
Lần 4 1,84 92,3 1,96 98,1
Lần 5 1,80 90,0 1,80 90,1
Lần 6 1,82 91,1 1,89 94,4
TB 1,86 92,8 1,84 92,1
S 0,087 0,075
RSD 4,7 4,1
59
Bảng 3.36. Độ chụm và độ đúng ở khoảng nồng độ cao trên đường chuẩn
BHT BHA
Nồng độ (ppm) Độ thu hồi (%) Nồng độ (ppm) Độ thu hồi (%)
Lần 1 4,72 94,4 4,94 98,7
Lần 2 4,61 92,2 4,52 90,4
Lần 3 4,54 90,9 4,67 93,5
Lần 4 4,89 97,8 4,49 89,9
Lần 5 4,96 99,3 4,51 90,1
Lần 6 4,52 90,5 4,62 92,5
TB 4,71 94,2 4,63 92,5
S 0,184 0,167
RSD 3,9 3,6
Theo AOAC, tại cấp độ 0,1-10ppm độ thu hồi cho phép từ 80-110% ;
RSD% cho phép là 15-11% ở cấp hàm lượng 0,1-1ppm; 11-7,3% với cấp hàm
lượng 1-10ppm. Như vậy với kết quả thực nghiệm RSD% nằm trong khoảng
2,5-3,6% và độ thu hồi 92,1-98,5% là hoàn toàn đạt yêu cầu. Phương pháp này
có thể áp dụng để xác định hàm lượng BHT và BHA trong mẫu thực tế.
Tính toán hàm lượng BHT và BHA trong mẫu thực tế
BHT,BHA (mg/kg) = C(mg/l) x 10,0(ml)
m(g)
Trong đó: 10,0 (ml) là thể tích dung môi chiết được sử dụng
m(g) là khối lượng mẫu phân tích
C(mg/l) là nồng độ chất phân tích được suy ra từ đường chuẩn
60
Bảng 3.37. Tổng kết 3 phương pháp chiết đối với mẫu LDPE
Phương pháp Thời gian
chiết (giờ)
Thể tích
dung môi
MDL(mg/kg) Thu hồi(%) RSD(%)
BHT BHA
Hồi lưu 1 25 0,573 0,588 88,0-93,8 5,2-8,7
Siêu âm 1 10 0,245 0,260 92.1-98,5 2,5-3,6
Từ bảng tổng kết trên ta thấy phương pháp siêu âm không những cho độ thu
hồi cao, độ chụm thấp, giới hạn phát hiện thấp mà còn có ưu điểm lớn về mặt thời
gian cũng như về sự tiêu tốn dung môi.
61
Hình 3.16. Sơ đồ tổng hợp các phương pháp chiết mẫu
BHT và BHA
LDPE HDPE
Lắc 2,0g
mẫu với
15,0ml
cyclohexan
Chiết hồi
lưu 2,0g
mẫu với
25,0ml
isopropanol
Siêu âm
2,0g mẫu
với 10,0ml
cyclohexan
Chiết hồi
lưu 2,0g
mẫu với
25,0ml
cyclohexan
Siêu âm
2,0g mẫu
với 10,0ml
cyclohexan
Lọc dịch chiết qua màng PTFE 0,45µm
Phân tích trên hệ GC-MS với các thông số được cho trong bảng 3.2 và 3.3
Các mục khảo sát:
Thời gian chiết
MLD,MLQ
Độ thu hồi
Độ chụm
62
Hình 3.17. Phương pháp chiết tối ưu cho cả 2 nền mẫu
BHT và BHA
LDPE HDPE
Cắt hoặc nghiền mẫu cỡ 20 mesh
Siêu âm 2,0g mẫu với 10,0ml cyclohexan
trong 1 giờ
Lọc dịch chiết qua màng PTFE 0,45µm
Phân tích trên hệ GC-MS với các thông số
được cho trong bảng 3.2 và 3.3
3.4. Kết quả phân tích một số mẫu thật
Chúng tôi sử dụng phương pháp chiết siêu âm như hình 3.12 để phân tích BHT
và BHA trên cả hai nền mẫu LDPE và HDPE.
3.4.1. Kết quả phân tích hàm lượng BHT và BHA trong mẫu bao bì đóng gói các
sản phẩm dệt may
Chúng tôi tiến hành xác định hàm lượng BHT và BHA trong 06 mẫu bao bì của
một số hãng áo sơ mi trên thị trường theo quy trình như sơ đồ 3.11. Kết quả thu được
trong bảng 3.38
Bảng 3.38: Hàm lượng BHT và BHA trong mẫu bao bì áo sơ mi
TT Chất Hàm lượng (mg/kg)
M1 M2 M3 M4 M5 M6
1 BHT 2,81±0,02 3,65±0,03 5,43±0,03 ND 1,97±0,02 4.34±0,03
2 BHA ND ND 1,25±0,01 ND ND 1,46±0,01
63
Từ bảng kết quả có thể thấy sự xuất hiện của BHT ở hầu hết các mẫu bao bì,
BHA thì được sử dụng ít hơn. Ở mức hàm lượng này sự có mặt của 2 chất chống oxi
hoá trên thực tế chưa nhận biết được những tác hại lên sản phẩm mà nó bao gói. Tuy
nhiên việc sử dụng các chất chống oxi hoá tổng hợp này, đặc biệt là BHT trong các túi
bao sản phẩm dệt may cần phải được xem xét cẩn thận để tránh những thiết hại đáng
tiếc về kinh tế.
3.4.2. Kết quả phân tích một BHT và BHA trong một số sản phẩm bao gói thực
phẩm
Một số mẫu cốc nhựa đựng cháo dinh dưỡng của trẻ em và mẫu túi bao gói các
sản phẩm đông lạnh như dăm bông, thịt nguội cũng được chúng tôi thu thập trên thị
trường và phân tích hàm lượng hai chất chống oxi hoá BHT và BHA theo quy trình
như sơ đồ 3.11. Kết quả thu được trong bảng 3.39.
Bảng 3.39 : Hàm lượng BHT và BHA trong mẫu bao gói thực phẩm
TT Chất
Hàm lượng trong cốc đựng
cháo (mg/kg)
Hàm lượng trong bao gói sản
phẩm đông lạnh (mg/kg)
M7 M8 M9 M10 M11
1 BHT ND ND 1,98±0,02 3,41±0,03 ND
2 BHA ND ND 1,12±0,01 ND ND
BHT,BHA có thể rất độc nếu sử dụng ở hàm lượng cao nhưng với hàm lượng
BHT,BHA đang được sử dụng trong một số sản phẩm ngày nay mà chúng tôi nghiên
cứu thì không độc vì hàm lượng của chúng đều nhỏ hơn hàm lượng cho phép trên thực
phẩm. Tuy nhiên những người sản xuất vẫn phải cẩn thận khi thêm những hóa chất
tổng hợp này vào trong thực phẩm cũng như các vật liệu tiếp xúc trực tiếp với thực
phẩm và trong tương lai có thể hạn chế sử dụng các loại hóa chất chống oxi hóa tổng
hợp vì sự an toàn của con người và môi trường sống nói chung sẽ được cải thiện.
64
KẾT LUẬN
Đứng trước những nguy cơ ô nhiễm môi trường và rủi ro đối với sức khỏe con
người mà các chất chống oxi hoá tổng hợp phenolic cụ thể là hai chất BHT và BHA
mang lại, chúng tôi đã thực hiện luận văn thạc sỹ khoa học này và đạt được những kết
quả cơ bản như sau:
Nghiên cứu và áp dụng thành công phương pháp phân tích lượng vết (cỡ ppb)
02 chỉ tiêu chất chống oxi hoá là BHT và BHA trong 02 đối tượng mẫu polyme là
LDPE và HDPE. Mẫu được chiết bằng 3 phương pháp lắc, chiết hồi lưu, siêu âm, dịch
chiết được lọc qua màng PTFE kích thước 0,45µm, phân tích trên thiết bị sắc kí khí
khối phổ GC-MS, định lượng bằng phương pháp nội chuẩn với độ chính xác cao. So
sánh 3 phương pháp chiết và đưa ra được quy trình chiết siêu âm với cyclohexan tối
ưu. Giới hạn định lượng của phương pháp phân tích tối ưu mà chúng tôi nghiên cứu
được là 0,236mg/kg đối với BHT và 0,243 mg/kg đối với BHA.
Hàm lượng BHT và BHA phát hiện thấy trong một số mẫu polyme bao gói áo
sơ mi đối với BHT nằm trong khoảng 1,97-5,43mg/kg; với BHA là 1,25-1,46mg/kg.
Với mẫu polyme bao gói thực phẩm hàm lượng BHT là 1,98-3,41mg/kg, hàm lượng
BHA là 0-1,12mg/kg. Nhìn chung BHT có độc tính cao hơn nhưng lại được sử dụng
nhiều hơn BHA trong các mẫu polyme làm bao bì đóng gói.
Có thể đưa ra kết luận sơ bộ về tình hình sử dụng BHT và BHA trong nước,
với hàm lượng BHT, BHA đang được sử dụng trong một số sản phẩm ngày nay mà
chúng tôi nghiên cứu thì không độc. Tuy nhiên những nhà sản xuất vẫn phải cẩn thận
khi thêm những hóa chất tổng hợp này vào trong thực phẩm cũng như các vật liệu tiếp
xúc trực tiếp với thực phẩm và các bao bì đóng gói nói chung. Trong tương lai có thể
hạn chế sử dụng các loại hóa chất chống oxi hóa tổng hợp vì sự an toàn của con người
và môi trường sống sẽ được cải thiện.
Với những hạn chế của một luận văn thạc sỹ khoa học như năng lực của bản
thân học viên, kinh phí thực hiện luận văn, thời gian thực hiện luận văn, hạn chế về cơ
sở dữ liệu đối với một nhóm chất mới được quan tâm và chưa có bất kì một văn bản
pháp qui nào tại Việt Nam liên quan đến các chất chống oxi hoá tổng hợp phenolic,
luận văn này chắc chắn không tránh khỏi những thiếu sót. Tuy nhiên với những kết
65
quả bước đầu này, chúng tôi mong muốn sẽ tiếp tục phát triển các nghiên cứu sâu hơn
về các chất chống oxi hoá tổng hợp họ phenolic như tăng số lượng mẫu phân tích, mở
rộng đối tượng mẫu phân tích, đưa ra được một quy trình phân tích tối ưu cho tất cả
các loại polyme, nghiên cứu thêm về các chất chống oxi hoá khác trong nhóm phenolic
như propyl gallate (PG), nordihydro-guaiareticacid (NDGA), 2,4,5-
trihydroxybutyrophenone (THBP), tert-butylhydro-quinone(TBHQ), 4-
hydroxymethyl-2,6-di-tert-butyl-phenol (HMBP), octyl gallate(OG) và dodecyl gallate
(DG).
66
PHỤ LUC
Sắc đồ hỗn hợp chuẩn 3ppm
CHUAN3PPM #29-62 RT: 5.16-6.17 AV: 34 NL: 8.57E4T: {0,0} + c EI SIM ms [42.50-43.50, 56.50-57.50, 73.50-74.50, 86.50-87.50, 136.50-137.50, 164.50-165.50, 179.50-180.50, 204.50-205.50, 219.50-220.50]
50 60 70 80 90 100 110 120 130 140 150 160 170 180 190 200 210 220
m/z
0
5
10
15
20
25
30
35
40
45
50
55
60
65
70
75
80
85
90
95
100
Rela
tive A
bu
nd
ance
57.00
43.00 137.00
165.00
205.00
74.00
180.00
87.00
220.00
Phổ khối lượng của BHT, BHA và MM chế độ SIM
67
Sắc đồ phân tích mẫu túi bao gói áo sơ mi
RT:4.05 - 12.29
4.5 5.0 5.5 6.0 6.5 7.0 7.5 8.0 8.5 9.0 9.5 10.0 10.5 11.0 11.5 12.0 Time (min)
0
5
10
15
20
25
30
35
40
45
50
55
60
65
70
75
80
85
90
95
100
Relative Abundance
9.32
MM
9.01
BHA
9.99 9.50
7.70 BHT
8.37 6.93 10.399.638.55 7.91 8.71 7.18 9.23
8.77 8.22 9.87 10.09 7.366.57
10.82 5.68 4.45 6.35 6.72
4.70 10.94 5.13 11.34 11.77 11.98 5.924.94
NL:2.43E6TIC MS
68
Sắc đồ phân tích mẫu bao gói thực phẩm đông lạnh
RT: 3.76 - 12.28
4.0 4.5 5.0 5.5 6.0 6.5 7.0 7.5 8.0 8.5 9.0 9.5 10.0 10.5 11.0 11.5 12.0Time (min)
0
5
10
15
20
25
30
35
40
45
50
55
60
65
70
75
80
85
90
95
100
Relative Abundance
9.50
6.90
6.05
6.47 7.27 8.008.687.64
8.349.63
7.42BHT
10.09
BHA
10.368.257.21 9.325.13 6.63 7.765.98 6.35 9.04 10.458.56 10.585.86 10.02 11.3411.434.64 11.954.82
NL:4.08E7
69
Sắc đồ quy trình chiết theo phương pháp hồi lưu với isopropanol nền HDPE
Sắc đồ quy trình chiết theo phương pháp siêu âm với cyclohexan nền HDPE
70
Sắc đồ quy trình chiết theo phương pháp hồi lưu với isopropanol nền LDPE
RT:
4.0 4.5 5.0 5.5 6.0 6.5 7.0 7.5 8.0 8.5 9.0 9.5 10.0 10.5 11.0 11.5 12.0
Thời gian (phút)
0
5
10
15
20
25
30
35
40
45
50
55
60
65
70
75
80
85
90
95
100
Relative Abundance
BHA
NL:1.31E6
BHT
MM
71
Sắc đồ quy trình chiết theo phương pháp lắc với cyclohexan nền LDPE
RT:3.54 - 12.23
4.0 4.5 5.0 5.5 6.0 6.5 7.0 7.5 8.0 8.5 9.0 9.5 10.0 10.5 11.0 11.5 12.0
Thời gian
(phút)
0
5
10
15
20
25
30
35
40
45
50
55
60
65
70
75
80
85
90
95
100
B
B
BHA
MM
4.45
4.67 5.68
BHT
6.57 9.505.95 7.396.38 9.729.149.08 7.24 6.72 9.87 10.21 10.4810.7011.03 11.528.37 11.68 8.13 8.55
NL:8.02E5
TIC MS
72
Sắc đồ quy trình chiết theo phương pháp siêu âm với cyclohexan nền LDPE
RT:3.60 - 12.26
4.0 4.5 5.0 5.5 6.0 6.5 7.0 7.5 8.0 8.5 9.0 9.5 10.0 10.5 11.0 11.5 12.0 Time (min)
0
5
10
15
20
25
30
35
40
45
50
55
60
65
70
75
80
85
90
95
100
Relative Abundance
6.93
9.47
7.70 BHT
MM
BHA
5.16 4.64 7.97 8.68 4.36 8.40 7.514.82
6.726.575.83 9.089.14 9.63 9.997.09 10.6110.18 10.82 11.34 11.9511.74 8.13
NL:
1.83E6 TIC MS
73
DANH MỤC TÀI LIỆU THAM KHẢO
Tài liệu tiếng Việt
1. 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 bản
Khoa học và Kỹ thuật, Hà Nội.
2. Lê Đức Ngọc (2011), Nhập môn xử lý số liệu và kế hoạch hoá thực nghiệm, Đại
học Khoa học Tự Nhiên, Đại học Quốc Gia Hà Nội.
3. Chu Phạm Ngọc Sơn (2010), Chuẩn bị mẫu, Trung tâm đào tạo và phát triển sắc ký
TP HCM, EDC-HCM.
4. 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.
5. Tạ Thị Thảo (2010), Giáo trình thống kê trong hóa phân tích, Đại học Khoa học tự
nhiên – Đại học Quốc gia Hà Nội.
6. Phạm Hùng Việt (2005), Sắc kí khí cơ sở lý thuyết và khả năng ứng dụng, Nhà xuất
bản Đại học Quốc gia Hà Nội
Tài liệu tiếng Anh
7. AOAC Standard Method Performance Requirement (SMPR) Documents (2011).
8. 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).
9. 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 phase-
liquid chromatographic method for the estimation of butylated hydroxytoluene
as antioxidant in paricalcitol hard gelatin capsule formulation dosage form.
74
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.
75
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.
76
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 .
top related