Thạc Sĩ Phát triển phương pháp xác định một số chất nhuộm màu gây ung thư trong các loại vải bằng phương phá

ĐẠI HỌC QUỐC GIA THÀNH PHỐ HỒ CHÍ MINH TRƯỜNG ĐẠI HỌC KHOA HỌC TỰ NHIÊN
LUẬN VĂN THẠC SĨ HÓA HỌC
Chuyên ngành: HÓA PHÂN TÍCH
THÀNH PHỐ HỒ CHÍ MINH - 11/2011

MỤC LỤC ( LUẬN VĂN DÀI 101 TRANG CO FILE WORD)

CHƯƠNG 1: TỔNG QUAN 3

1.1. Giới thiệu về nhóm chất màu nhuộm gây ung thư 3
1.2. Đặc điểm chung và cấu tạo hóa học của chất nhuộm màu gây ung thư .3
1.2.1. Nhóm chất màu nhuộm trực tiếp .7
1.2.2. Nhóm chất màu nhuộm Acid 8
1.2.3. Nhóm chất màu nhuộm Baz 9
1.2.4. Nhóm chất màu nhuộm phân tán 10
1.3. Công dụng .11
1.4. Độc tính .12
1.5. Các phương pháp xác định 14
1.5.1. Nhận định chung .14
1.5.2. Tiêu chuẩn DIN 54231-2005 15
1.5.3. Phương pháp LC/DAD .17
1.5.4. Phương pháp LC/MS/MS .18
1.6. Khái quát về sắc ký lỏng ghép khối phổ .19
1.6.1. Khái quát về sắc ký lỏng hiệu năng cao 19
1.6.1.1. Bộ phận bơm trong HPLC 20
1.6.1.2. Pha động .20
1.6.1.3. Bộ phận tiêm mẫu 21
1.6.1.4. Cột sắc ký 21
1.6.1.5. Đầu dò .21
1.6.2. Khái quát về đầu dò khối phổ 21

1.6.2.1. Nguyên tắc hoạt động của thiết bị MS Agilent 6100 .21
1.6.2.2. Nguồn ion hóa .23 a.
Ion hóa bằng phun điện tử (ESI) 24
b. Nguồn ion hóa hóa học ở áp suất khí quyển (APCI) .26
c. Nguồn ion hóa quang học ở áp suất khí quyển (APPI) 27
1.6.2.3. Bộ phận phân tích khối tứ cực và chế độ quét 27

CHƯƠNG 2: THỰC NGHIỆM .29

2.1. Nội dung 29
2.2. Thiết bị, dụng cụ, hóa chất, dung dịch 29
2.2.1. Thiết bị, dụng cụ .30
2.2.2. Hóa chất, dung dịch 30
2.3. Tối ưu hóa các thông số kỹ thuật của hệ HPLC/MS .32
2.3.1. Kết quả khảo sát trên đầu dò MS 32
2.3.1.1. Tối ưu nguồn ion hóa 32
2.3.1.2. Khảo sát thế phân mảnh của các chất màu nhuộm .33
2.3.2. Kết quả khảo sát trên hệ HPLC .38
2.3.2.1. Lựa chọn pha động .38
2.3.2.2. Khảo sát pH 41
2.3.2.3. Khảo sát nồng độ đệm 43
2.3.2.4. Tối ưu hóa thành phần pha động 44 a. Khảo sát chương trình gradient pha động trên HPLC/DAD 46
b. Áp dụng chương trình gradient pha động trên HPLC/MS .51
2.4. Khảo sát khoảng tuyến tính và dựng đường chuẩn .54
2.5. Khảo sát qui trình xử lý mẫu cho các chất màu phân tán .56
2.5.1. Khảo sát dung môi chiết 57
2.5.2. Khảo sát thời gian chiết .57
2.5.3. Khảo sát số lần chiết .58
2.6. Giới hạn phát hiện và giới hạn định lượng của thiết bị .58

PHỤ LỤC
TÀI LIỆU THAM KHẢO

DANH MỤC CÁC BẢNG

Bảng 1.1. Ứng dụng thực tế của các nhóm màu nhuộm lên các nền vải . 11
Bảng 1.2. Danh sách 9 chất màu nhuộm phân tán trong tiêu chuẩn DIN 54231 . 15
Bảng 1.3. So sánh sự không tương thích của bộ phận LC và MS 24
Bảng 2.1. Nồng độ gốc của các chuẩn hỗn hợp . 30
Bảng 2.2. Nồng độ gốc của các chuẩn đơn 31
Bảng 2.3. Các thông số trên đầu dò MS . 32
Bảng 2.4. Mảnh ion mẹ đặc trưng của các chất nhuộm . 33
Bảng 2.5. Các ion tương ứng với thế phân mảnh . 34
Bảng 2.6. Lựa chọn dung môi pha động 38
Bảng 2.7. Kết quả khảo sát tại các giá trị pH khác nhau. 41
Bảng 2.8. Khảo sát nồng độ đệm . 43
Bảng 2.9. Tối ưu hóa thành phần pha động trên LC/MS. 45
Bảng 2.10. Bước sóng ở vùng UV-Vis của các chất 46
Bảng 2.11. Chương trình gradient chạy trên đầu dò LC/DAD 47
Bảng 2.12. Thời gian lưu các chất chạy trên cột C18 LC/DAD 47
Bảng 2.13. Thời gian lưu các chất theo chương trình Gradient (LC/MS và DAD)51
Bảng 2.14. Phương trình hồi quy và hệ số tương quan của các chất cần phân tích55
Bảng 2.15. Khảo sát dung môi chiết 57
Bảng 2.16. Khảo sát thời gian chiết . 58
Bảng 2.17. Khảo sát số lần chiết 58
Bảng 2.18. Giới hạn phát hiện và giới hạn định lượng của thiết bị . 59
Bảng 2.19. Hiệu suất thu hồi và độ lệch chuẩn của một số chất 60
Bảng 2.20. Kết quả tham gia thực nghiệm thành thạo. 62
Bảng 2.21. Kết quả phân tích một số mẫu thật 64


DANH MỤC ĐỒ THỊ, HÌNH VẺ
Hình 1.1. Công thức cấu tạo của 16 chất màu nhuộm gây ung thư . 6
Hình 1.2. Màu sắc của các chất ở nồng độ 2 ppm. 7
Hình 1.3. Chứng minh khả năng gây ung thư từ benzidine . 13
Hình 1.4. Chương trình gradient pha động theo tiêu chuẩn DIN 54231 16
Hình1.5. Sắc ký đồ tách các chất trên thiết bị LC/MS-ESI (chuẩn 10 mg/l) . 17
Hình 1.6. Sơ đồ hoạt động của máy sắc ký lỏng 19
Hình 1.7. Cấu tạo nguồn MS của thiết bị MSD 6120B Agilent 22
Hình 1.8. Bộ tứ cực phân tích khối 23
Hình 1.9. Nguồn ion hóa ESI . 25
Hình 1.10. Giải phóng ion khỏi dung dịch . 25
Hình 1.11. Nguồn ion hóa APCI 26
Hình 1.12. Nguồn ion hóa APPI 27
Hình 1.13. Sơ đồ cấu tạo của bộ tứ cực và sự di chuyển của ion trong tứ cực . 27
Hình 1.14. Bộ phân tích khối tứ cực hoạt động ở cả hai chế độ Scan và SIM . 28
Hình 2.1. Cơ chế phân mảnh ion của một vài chất màu nhuộm 38
Hình 2.2. Khảo sát dung môi pha động 39
Hình 2.3. Chương trình gradient pha động 47
Hình 2.4. Sắc ký đồ của 16 chất dùng chương trình gradient (HPLC/DAD) . 48
Hình 2.5. Sắc ký đồ của chuẩn đơn dùng chương trình gradient (HPLC/DAD) . 48
Hình 2.6. Sắc ký đồ của hỗn hợp 16 chất dùng chương trình gradient (HPLC/MS)52
Hình 2.7. Sắc ký đồ của 16 chất dùng chương trình gradient (nồng độ 5ppm). 54
Hình 2.8. Qui trình xử lý mẫu. . 56
Hình 2.9. Biểu đồ biểu diễn sự ổn định theo thời gian của chất DY3 . 61
Hình 2.10. Chế độ SIM phân mảnh DB6 mẫu và chuẩn (thế phân mảnh 180V) 64
Hình 2.11. Chế độ SIM phân mảnh DY3 trên chuẩn và mẫu thật (thế phân mảnh
180V) 65



LỜI MỞ ĐẦU

Ngày nay hàng may mặc đang đi theo xu hướng đáp ứng các yêu cầu của người tiêu dùng. Quần áo cần phải có đa dạng màu sắc, mềm mại, dễ giặt giũ, không nhăn, bền, chắc sau nhiều lần mặc và giặt. Để sản xuất ra các loại quần áo theo các nhu cầu trên, trước hết quần áo cần phải được nhuộm màu và xử lý với các phụ gia, trợ chất. Trong danh sách màu nhuộm có khoảng 4.000 chất màu được ghi nhận. Có khoảng một nửa trong số đó là màu Azo. Rất nhiều chất màu không bám chắc vào các sợi vải, chúng có thể thôi nhiễm ra trên da trong lúc mặc và theo vào cơ thể con người. Một số các chất màu có khả năng gây ra dị ứng như Disperse Blue 3, Disperse Blue 7, Disperse Orange 37, hoặc gây ung thư như Direct Black 38, Direct Blue 6, Basic Violet 14, Một số chất nhuộm ở điều kiện nhất định có thể gây ảnh hưởng đến sức khỏe của người mặc.
Nhóm màu Azo là nhóm màu có ý nghĩa rất lớn. Có khoảng 500 loại màu Azo được sản xuất từ các chất có thể gây ung thư là các amin thơm. Khoảng chừng 150 loại màu trong số đó vẫn còn bán trên thị trường. Khi các hợp chất Azo này thâm nhập vào cơ thể, chúng có thể bị phân hủy trong hệ trao đổi chất của cơ thể và các amin thơm nguyên thủy sẽ hình thành. Qui trình phân hủy Azo có thể xảy ra trong đường ruột, trong gan và cũng có thể xảy ra trong các loại vi khuẩn trên da chúng ta. Các hợp chất màu Azo từ quần áo có thể đã bị phân hủy bên ngoài da khi mặc. Các loại amin thơm hình thành trong thời gian này có thể thẩm thấu dễ dàng qua da hơn là nguyên phân tử màu.
Các nhà sản xuất tại Đức đã không dùng các loại màu Azo, mà từ đó có thể thải ra các amine thơm sau quá trình phân hủy. Vấn đề này người ta vẫn tìm thấy trong các loại quần áo nhập khẩu từ các nước không thuộc EU.
Ở thị trường Châu Âu, ban hành nghị định 1999/43/EC để cấm buôn bán và sử dụng các chất nhuộm màu gây ung thư và 3 năm sau đó quyết định 2002/371/EC đưa ra việc sử dụng hạn chế 9 chất nhuộm màu gây ung thư trên các vật liệu vải[14]. Do vậy các nhà sản xuất hàng hóa, giày dép, xuất khẩu sang thị trường Châu Âu như Adidas, Clarks, rất quan tâm đến việc kiểm tra chỉ tiêu này để sản phẩm đạt chất lượng cao. Giới hạn cho phép trong sản phẩm là 5mg/l (theo tiêu chuẩn DIN 54231-2005)[7].

Việc xác định nhóm màu gây ung thư đang được nghiên cứu và phát triển trong nhiều phòng thí nghiệm trên thế giới và một số phòng thí nghiệm dịch vụ nước ngoài tại Việt Nam nhằm đáp ứng nhu cầu kiểm định sản phẩm để xuất khẩu của khách hàng. Do đó, đề tài “Phát triển phương pháp xác định một số chất nhuộm màu gây ung thư trong các loại vải bằng phương pháp sắc ký lỏng hiệu năng cao ghép đầu dò khối phổ (HPLC/MS)“ nhằm đáp ứng nhu cầu trên.
Mục tiêu thực hiện đề tài:

1. Xây dựng phương pháp tối ưu để xác định đồng thời một số chất màu nhuộm gây ung thư (carcinogenic dyes) trên nhiều loại vải như coton, polyester, vải tổng hợp polyester, cotton và polyamid.
- Khảo sát tìm điều kiện tối ưu trên hệ máy HPLC/MS.
- Đánh giá phương pháp đã xây dựng.

2. Áp dụng phương pháp vừa xây dựng để kiểm soát đánh giá chất lượng sản phẩm.