Luận án TS Hóa học: Phân tích Auramine O, Sudan I, II trong thực phẩm bằng RP-HPLC với nanosilica

BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO TRƯỜNG ĐẠI HỌC SƯ PHẠM HÀ NỘI -------- PHẠM THỊ CHUYÊN PHÂN TÍCH AURAMINE O, SUDAN I, SUDAN II TRONG THỰC PHẨM BẰNG PHƯƠNG PHÁP RP-HPLC SỬ DỤNG VẬT LIỆU NANOSILICA ĐỂ XỬ LÝ MẪU LUẬN ÁN TIẾN SĨ HÓA HỌC Hà Nội - 2022 BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO TRƯỜNG ĐẠI HỌC SƯ PHẠM HÀ NỘI PHẠM THỊ CHUYÊN PHÂN TÍCH AURAMINE O, SUDAN I, SUDAN II TRONG THỰC PHẨM BẰNG PHƯƠNG PHÁP RP-HPLC SỬ DỤNG VẬT LIỆU NANOSILICA ĐỂ XỬ LÝ MẪU Chuyên ngành: Hóa học phân tích Mã số: 9.18 LUẬN ÁN TIẾN SĨ HÓA HỌC NGƯỜI HƯỚNG DẪN KHOA HỌC: 1: PGS. Đặng Xuân Thư 2: TS. Nguyễn Bích Ngân Hà Nội - 2022 LỜI CAM ĐOAN Tôi xin cam đoan luận án “Phân tích Auramin O, Sundan I, Sudan II trong thực phẩm bằng phương pháp RP-HPLC sử dụng vật liệu nanosilica để xử lý mẫu” là công trình nghiên cứu độc lập của riêng tôi, dưới sự hướng dẫn khoa học của PGS. Đặng Xuân Thư và TS.

Nguyễn Bích Ngân. Các số liệu và kết quả trình bày trong luận án là trung thực và chưa từng được người khác công bố trong các công trình khác. Tác giả luận án Phạm Thị Chuyên i LỜI CẢM ƠN Luận án được hoàn thành tại Bộ môn Hóa học phân tích, Khoa Hóa học, Trường Đại học Sư phạm Hà Nội. Em xin bày tỏ lòng kính trọng, biết ơn sâu sắc đến thầy PGS.

Đặng Xuân Thư và cô TS. Nguyễn Bích Ngân đã giao đề tài và tận tình hướng dẫn khoa học cho em trong suốt quá trình nghiên cứu và hoàn thành Luận án. Em xin chân thành cảm ơn các thầy, các cô Ban Giám hiệu, Phòng Sau đại học, Bộ môn Hóa phân tích, Bộ môn Hóa lí, Khoa Hóa học trường Đại học Sư phạm Hà Nội, Ban Giám hiệu, phòng Hành chính – Tổng hợp trường Đại học Tây Bắc, các thầy cô, đồng nghiệp Bộ môn Hóa học; Khoa Khoa học Tự nhiên – Công nghệ, trường Đại học Tây Bắc đã tạo điều kiện giúp đỡ em về thời gian và bố trí, phân công, sắp xếp công việc trong quá trình thực hiện luận án. Em xin trân trọng cảm ơn các thầy, cô Bộ môn Hóa phân tích, Khoa Hóa học, Trường Đại học Khoa học Tự nhiên, đặc biệt thầy PGS.

Phạm Tiến Đức đã tạo điều kiện giúp đỡ em trong quá trình thực hiện luận án. Tôi xin biết ơn những tình cảm quý giá của người thân, bạn bè và đồng nghiệp đã luôn động viên, chia sẻ, ủng hộ để tôi hoàn thành luận án này. ii MỤC LỤC MỞ ĐẦU. Tính cấp thiết và lí do của đề tài.

Mục đích và nội dung chính của luận án. Đối tượng, phạm vi nghiên cứu và phương pháp nghiên cứu. Ý nghĩa khoa học, thực tiễn và đóng góp mới của luận án. Bố cục của luận án.5 CHƯƠNG 1 -TỔNG QUAN.

Chất màu tổng hợp. Cơ chế liên kết của chất màu với vật liệu. Cấu tạo, tính chất. Đặc tính sinh học và độc tính.

Tình hình nghiên cứu Auramine O trong thực phẩm. Các hợp chất Sudan. Cấu tạo, tính chất. Đặc tính sinh học, độc tính của các Sudan.

Tình hình nghiên cứu các hợp chất Sudan. Một số vấn đề khi định lượng chất màu bằng phương pháp sắc ký lỏng hiệu năng cao. Hệ số đối xứng của peak sắc ký. Các vấn đề peak sắc ký.

Khoảng tuyến tính, đường chuẩn và đánh giá đường chuẩn. Giới hạn phát hiện (LOD) và giới hạn định lượng (LOQ). Độ thu hồi mẫu. Xử lý mẫu thực phẩm.

Khái quát, phân loại. Kỹ thuật chiết lỏng – lỏng ứng dụng xử lý mẫu. Xu hướng áp dụng kỹ thuật chuẩn bị mẫu xanh trong phân tích. Vật liệu nanosilica và ứng dụng trong hấp phụ chất màu.

Các đặc trưng vật lý, hóa học của vật liệu hấp phụ. Tính toán thống kê trong xử lý mẫu và phân tích. Ứng dụng vật liệu nanosilica chế tạo từ vỏ trấu trong hấp phụ làm giàu mẫu phân tích.43 CHƯƠNG 2: THỰC NGHIỆM. Vật liệu, hóa chất, dụng cụ và thiết bị.

Vật liệu, hóa chất. Dụng cụ, thiết bị. Nội dung nghiên cứu. Chuẩn bị mẫu giả.

Nghiên cứu các điều kiện tối ưu phân tích chất màu bằng HPLC. Nghiên cứu các điều kiện chiết. Nghiên cứu các đặc tính của nanosilica từ vỏ trấu và điều kiện hấp phụ tối ưu. Xác định độ không đảm bảo đo của phương pháp.

Lấy mẫu thực tế và xử lý mẫu.66 CHƯƠNG 3: KẾT QUẢ VÀ THẢO LUẬN.73 3-A – ĐỐI VỚI AURAMINE O. Điều kiện tối ưu phân tích Auramine O bằng HPLC. Thành phần pha động. pH của dung dịch đệm photphat pha động.

Tỉ lệ thành phần pha động. Tốc độ pha động. Khoảng phụ thuộc tuyến tính và xây dựng đường chuẩn. Khảo sát độ lặp lại.

Điều kiện chiết Auramine O tối ưu từ mẫu thực phẩm. Hỗ trợ quá trình chiết. Dung môi chiết. Tỉ lệ mẫu và dung môi.

Nhiệt độ chiết, thời gian chiết và số lần chiết. Độ thu hồi quá trình chiết. Ảnh hưởng của nền mẫu. Các điều kiện tối ưu hấp phụ AO trên nanosilica chế tạo từ vỏ trấu.

Cường độ ion của dung dịch hấp phụ. pH của dung dịch hấp phụ. Thời gian cân bằng hấp phụ. Đường hấp phụ đẳng nhiệt.

Điều kiện rửa giải AO tối ưu………………………………………. Độ không đảm bảo đo của phương pháp phân tích AO. Kết quả phân tích AO trong mẫu thực. Các mẫu măng, miến, dưa chua.

Các mẫu phấn hoa, cá khô, mì tôm.102 3-B – ĐỐI VỚI HỖN HỢP SUDAN I VÀ SUDAN II. Điều kiện tối ưu phân tích hỗn hợp Sudan bằng HPLC. Thành phần pha động. Tỉ lệ thành phần pha động.

Tốc độ pha động. Khoảng tuyến tính, đường chuẩn, LOD và LOQ. Điều kiện chiết hỗn hợp Sudan I và Sudan II tối ưu từ mẫu thực phẩm 113 3. Dung môi chiết.

Nhiệt độ chiết, thời gian chiết và số lần chiết. Tỉ lệ mẫu và dung môi. Các điều kiện tối ưu hấp phụ hỗn hợp Sudan trên nanosilica. Ảnh hưởng của lực ion của dung dịch hấp phụ.

Ảnh hưởng của pH. Thời gian cân bằng hấp phụ và ảnh hưởng của nồng độ đầu. Đường hấp phụ đẳng nhiệt. Điều kiện rửa giải hỗn hợp Sudan tối ưu…………………………….

Độ không đảm bảo đo của phương pháp phân tích hỗn hợp Sudan. Kết quả phân tích hỗn hợp Sudan I và Sudan II trong mẫu thực phẩm123 KẾT LUẬN. 129 DANH MỤC CÁC CÔNG TRÌNH ĐÃ CÔNG BỐ.131 TÀI LIỆU THAM KHẢO. 142 Phụ lục 1: Phổ FT-IR của vật liệu RHNS.142 Phụ lục 2: Phổ EDX của vật liệu RHNS.142 Phụ lục 3: Đường đẳng nhiệt hấp phụ - giải hấp N2.143 Phụ lục 4: Đường phân bố kích thước mao quản.145 Phụ lục 5: Biểu đồ diện tích bề mặt BET.146 Phụ lục 6: Hình ảnh một số mẫu phân tích.147 vi DANH MỤC BẢNG Bảng 1.1: Một số chất màu phụ gia thực phẩm được phép sử dụng ở Việt Nam ……………………………………………………………………………….2: Phân loại chất màu tổng hợp theo nhóm mang màu……………….3: Tóm tắt một số công trình nghiên cứu định lượng Auramine O.4: Công thức, tên gọi và danh pháp các loại Sudan.5: Tóm tắt kết quả một số công trình nghiên cứu định lượng Sudan trong thực phẩm.6: Các giá trị RL.1: Thành phần các mẫu chuẩn bị cho phương pháp phân tích AO.2: Thành phần các mẫu chuẩn bị cho phương pháp phân tích Sudan.3 Các loại dung môi lựa chọn cho quá trình chiết AO.4: Ký hiệu mẫu và thông tin lấy mẫu.1: Sắc ký đồ AO khi thay đổi thành phần pha động.2: Thông số peak AO ứng với tỉ lệ thành phần pha động khác nhau.3: Thông số peak AO ứng với tốc độ pha động khác nhau.4: Các điều kiện tối ưu phân tích AO bằng HPLC.5: Số liệu đường chuẩn AO.6: Các thông số đường chuẩn dạng Y=a.7: Diện tích peak AO phụ thuộc hàm lượng.8: Phương trình đường chuẩn và các giá trị MDL, MQL của AO.9: Số liệu khảo sát độ lặp lại phép đo AO bằng HPLC….10: Độ thu hồi mẫu trung bình ( %) khi khảo sát phương pháp chiết.11: Hiệu suất chiết AO khi sử dụng các dung môi chiết khác nhau.12: Hiệu suất chiết AO theo tỉ lệ mẫu và dung môi.13: Hiệu suất chiết AO các mẫu MMT phụ thuộc nhiệt độ và thời gian.14: Độ thu hồi AO trên mẫu MAG và MIG.15: Số liệu khảo sát ảnh hưởng nền mẫu đối với phân tích AO.16: Dữ kiện tính toán độ không đảm bảo đo…………………….17: Kết quả phân tích mẫu MI1 theo phương pháp đường chuẩn.18: Hàm lượng AO trong các mẫu măng, miến, dưa chua.19: Kết quả phân tích mẫu PH3 theo phương pháp đường thêm chuẩn.20: Kết quả phân tích hàm lượng AO trong các mẫu mì tôm, phấn hoa, cá khô.21: Sắc ký đồ hỗn hợp Sudan với thành phần pha động khác nhau.22: Các tham số của các peak Sudan I và Sudan II trong PĐ5-S.23: Các điều kiện tối ưu phân tích hỗn hợp Sudan I và Sudan II bằng phương pháp HPLC.24: Số liệu đường chuẩn và LOD, LOQ của hỗn hơp 2 Sudan chuẩn.25: Số liệu đường chuẩn và MDL, MQL trên nền mẫu trắng.26: Hiệu suất chiết hỗn hợp Sudan phụ thuộc dung môi.27: Hiệu suất chiết các Sudan phụ thuộc nhiệt độ và thời gian chiết.28: Hiệu suất chiết các Sudan theo tỉ lệ mẫu và dung môi.29: Dữ kiện tính toán độ không đảm bảo đo.30: Kết quả định lượng Sudan I và Sudan II trong mẫu thực phẩm.31: Độ thu hồi các Sudan trên nền mẫu thực………………………125 Bảng 3.32: Hàm lượng Sudan I và Sudan II trong mẫu thực phẩm khô ban đầu.

126 viii DANH MỤC HÌNH Hình 1.1: Công thức cấu tạo của Auramine O.3: Các tính hệ số đối xứng AF.4: Hiện tượng peak chẻ.5: Các hiện tượng kéo đuôi peak.6: Hiện tượng peak nở rộng.7: Thiết bị chiết gồm nhiều phễu.8: Một hệ thống chiết liên tục.9: Các trạng thái tồn tại của CO2 (Ben Finney và Mark Jacobs).10: Đồ thị biểu diễn sự phụ thuộc .11: Hiển vi điện tử quét của các hạt nanosilica tại các tỉ lệ phóng đại (A) 500nm và (B) 300nm…………………………………………….1: Một số công đoạn tạo mẫu giả phân tích AO.2: Thế Zeta phụ thuộc pH của dung dịch hấp phụ.3: Quy trình xử lý mẫu măng, miến, dưa muối chua, thịt khô.4: Quy trình xử lý mẫu cá khô, bim bim, phấn hoa và mì tôm.1 Phổ hấp thụ của dung dịch AO chuẩn 1000 µg/L.2: Sắc ký đồ AO phụ thuộc pH pha động.3: Đường chuẩn AO(1).4: Sắc ký đồ AO tại các giá trị nồng độ trong đường chuẩn.5: Đường chuẩn AO(2).6: Đường chuẩn AO(3).7: Sự thay đổi hiệu suất chiết AO trung bình theo dung môi chiết.8: Biểu đồ hiệu suất chiết trung bình của AO phụ thuộc số lần chiết.9: Ảnh hưởng nồng độ KCl đến sự hấp phụ AO.10: Ảnh hưởng pH đến sự hấp phụ AO.11: Khảo sát thời gian cân bằng hấp phụ theo nồng độ đầu AO.12: Mô hình Langmuir tuyến tính của sự hấp phụ AO.13: Hiệu suất thu hồi AO phụ thuộc thời gian rửa giải……………….14: Hiệu suất thu hồi AO phụ thuộc số lần rửa giải………………….15: Sắc đồ của MI1 khi pha loãng 3 lần dịch chiết gốc.