Luận văn nghiên cứu xác định OXALAT trong mẫu thực phẩm bằng pương pháp điện di mao quản sử dụng DETECTOR đol độ dẫn không tiếp xúc

LỜI CẢM ƠNSau một thời gian nghiên cứu và học tập tôi đã hoàn thành luận văn cao học của mình với đề tài: “Nghiên cứu xác định oxalate trong mẫu thực phẩm bằng phương pháp điện di mao q

Trang 1

ĐẠI HỌC QUỐC GIA HÀ NỘI

TRƯỜNG ĐẠI HỌC KHOA HỌC TỰ NHIÊN

Trang 2

ĐẠI HỌC QUỐC GIA HÀ NỘI

TRƯỜNG ĐẠI HỌC KHOA HỌC TỰ NHIÊN

NGƯỜI HƯỚNG DẪN KHOA HỌC:

TS NGUYỄN THỊ ÁNH HƯỜNG

Hà Nội

Trang 3

LỜI CẢM ƠN

Sau một thời gian nghiên cứu và học tập tôi đã hoàn thành luận văn cao học

của mình với đề tài: “Nghiên cứu xác định oxalate trong mẫu thực phẩm bằng

phương pháp điện di mao quản sử dụng detector đo độ dẫn không tiếp xúc”

dưới sự hướng dẫn của TS Nguyễn Thị Ánh Hường và các thầy cô, anh chị, các

bạn trong bộ môn Hóa phân tích

Với lòng kính trọng và biết ơn sâu sắc tôi xin chân thành cảm ơn TS

Nguyễn Thị Ánh Hường người đã giao đề tài và tận tình chỉ dẫn tôi trong quá trình

hoàn thành luận văn

Tôi xin chân thành cảm ơn Công ty 3Sanalysis và đối tác tại Khoa Hóa học, Trường Đại học Basel, Thụy sĩ đã thiết kế lắp đặt và hỗ trợ các trang thiết bị cũng như tư vấn kỹ thuật trong quá trình thực hiện nghiên cứu này

Tôi xin chân thành cảm ơn các Thầy cô trong Bộ môn Hóa Phân tích nói riêng và trong khoa Hóa học nói chung đã dạy dỗ, chỉ bảo và động viên tôi trong thời gian học tập tại trường Đại học Khoa học Tự nhiên Hà Nội

Tôi xin cảm ơn sinh viên Nguyễn Thị Minh Hòa, lớp k57T Tài năng Hóa, sinh viên Nguyễn Thị Liên, lớp K56A Hóa học đã hỗ trợ tôi trong quá trình nghiên cứu

Cuối cùng, tôi xin gửi lời cảm ơn gia đình, các bạn học viên và sinh viên bộ môn Hóa phân tích đã giúp đỡ tôi trong thời gian học tập và nghiên cứu này

Học viên

Trần Đăng Tuấn

Trang 4

MỤC LỤC

MỞ ĐẦU 1

CHƯƠNG 1: TỔNG QUAN 2

Độ điện di, tốc độ điện di và thời gian điện di 14

1.6.1.Mao quản 15

1.6.2.Dung dịch đệm pH và pha động trong phương pháp điện di mao quản 17

1.6.3.Nguồn điện thế cao 17

1.6.4.Kỹ thuật bơm mẫu trong phương pháp điện di mao quản 18

1.7.Phương pháp điện di mao quản sử dụng detector đo độ dẫn không tiếp xúc (CE - C4D) 19

CHƯƠNG 2: THỰC NGHIỆM 21

CHƯƠNG 3: KẾT QUẢ VÀ THẢO LUẬN 27

Độ chụm của thiết bị 40

3.3.5.Phân tích đối chứng phương pháp CE-C4D với phương pháp HPLC 50

DANH MỤC TÀI LIỆU THAM KHẢO 52

Tiếng việt 52

1.Nguyễn Thị Ánh Hường (2010), Nghiên cứu xác định các dạng asen vô cơ trong nước ngầm bằng phương pháp điện di mao quản sử dụng detector độ dẫn không tiếp xúc, Luận án Tiến sĩ Hóa học, Trường Đại học Khoa học Tự nhiên - ĐHQGHN 52

2.Đào Mỹ Thanh (2012), Phụ gia thực phẩm và sức khỏe người tiêu dùng, Trung tâm Y tế Dự phòng TP.HCM .52

3.Tạ Thị Thảo (2010), Bài giảng chuyên đề thống kê trong hóa phân tích, ĐH Quốc gia Hà Nội 52

4.Nguyễn Duy Thịnh(2004), Các chất phụ gia sử dụng trong thực phẩm, bài giảng cho học viên cao học chuyên ngành công nghiệp thực phẩm, ĐH Bách khoa Hà Nội 52

5.Viện kiểm nghiệm ATVSTP Quốc Gia (2010), Thẩm định phương pháp trong phân tích hóa học và vi sinh vật, Nhà xuất bản khoa học kỹ thuật Hà Nội 52

6.Ali A Ensafi, S Abbasi, B Rezaei (2001) “Kinetic spectrophotometric method for the determination of oxalic acid by its catalytic effect on the oxidation of safranine by dichromate”, Spectrochimica Acta Part A, (57), 1833 – 1838 52

7.B.G Wolthers, W Koolstra, M Hayer, H Elzinga (1987), “Development of a reference method for determining urinary oxalate by means of isotope dilution—mass spectrometry (ID-MS) and its usefulness in testing existing assays for urinary oxalate”, Clinica Chimica Acta, 170:227-235 52 8.Corinne Rivasseau , Anne-Marie Boisson, Ga¨ elle Mong´ elard, Georgy Couram, Olivier Bastien,

Trang 5

Richard Bligny (2006) “Rapid analysis of organic acid in plant extracts by capillary electrophoresis with indirect UV detection Directed metabolic analyses during metal stress”, Journal of

Chromatography A, (112), 283–290 52 9.Curhan (1999), “GC epidemiologische Hinweise für die Rolle des Oxalat- Nierensteine spontan”, J Endourol 13 (9): 629-31 53 10.Hoppe B, Kemper MJ, Hvizd MG, Sailer DE, Langman CB (1998), “Simultaneous determination

of oxalate, citrate and sulfate in children's plasma with ion chromatography”, Kidney Int,

53(5):1348-52 53 11.Marián Masár et al (2003), Determination of oxalate in beer by zone electrophoresis on a chip with conductivity detection, Journal of seperation science, 26, 647-652 .53 12.Michael Trevaskis, V Craige Trenerry (1996) “An investigation into the determination of oxalic acid in vegetables by capillary electrophoresis”, Food Chemisfry, (57), 323-330 53 13.Muhammad Iqbal Bhanger, M Hassan Khaskhali, F D Khand (1996), “Simultaneous

Determination of Oxalic acid and Citric acid in Urine by High-erformance Liquid Chromatogrphy”, Journal of chromatography.B, Biomedical applications, 675(1), 147-51 53 14.M Hassan Khaskhali, M Iqbal Bhanger, F.D Khand (1996) “Simultaneous determination of oxalic and citric acid in urine by high-performance liquid chromatography”, Journal of

Chromatography B, (675), 147-151 53 15.Nguyen Thi Anh Huong et al (2014), “Simple semi-automated portable capillary

electrophoresis instrument with contactless conductivity detection for the determination of agonists in pharmaceutical and pig-feed samples”, Journal of Chromatography A, Vol 1360, pp 305-311 .53 16.Nguyen Thi Anh Huong, Pavel Kubánˇ, Viet Hung Pham, Peter C Hauser (2007), ” Study of the determination of inorganic arsenic species by CE with capacitively coupled contactless

β-conductivity detection”, Electrophoresis 2007, (28), 3500–3506 53 17.Petr Kubáňet al (2014), “Separation of oxalate, formate and glycolate in human body fluid samples by capillary electrophoresis with contactless conductometric detection”, Journal of Chromatography A, 1325, 241–24 .53 18.Ph Puig, M Arellano, J Andrianary, F Dedieu, F Couderc (1997), “Method development and validation for the simultaneous determination of organic and inorganic acid by capillary zone electrophoresis”, Journal of Chromatography A, 765, 321–328 53 19.Ruben Rellan-Alvarez (2011), “Development of a new high-performance liquid

chromatography-electrospray ionization time-of-flight mass spectrometry method for the

determination of low molecular mass organic acid in plant tissue extracts”, J.Agric Food Chem, 59, 6864-6870 53 20.United States Department of Agriculture (1984), Informationsdienst Human Nutrition,

Landwirtschaftliches Handbuch Nr 8-11 .54

Trang 6

21.Verónica Galli, Coral Barbas (2004), “Capillary electrophoresis for the analysis of short-chain ∗ organic acid in coffee”, Journal of Chromatography A, 1032: 299–304 .54 22.Xiumei Geng , Sufang Zhang , Qian Wang , Zongbao (Kent) Zhao (2008), “Determination of organic acid in the presence of inorganic anions by ion

chromatography with suppresse d conductivity detection”, Journal of Chromatography A, 1192 : 187–190 .54 23.Fengwu Wu, Zhike He, Qingyao Luo, Yun'e Zeng (1999), “HPLC determination of oxalic acid using tris(1,10-phenanthroline) ruthenium (II) chemiluminescence application to the analysis of spinach”, Food Chemistry, (65),543-546 .54

25 J G March, B M Simonet, F Gráses, J A Muñoz, M Valiente (2003), “Determination of trace amounts of oxalate in renal calculi and related samples by gas chromatography-mass

spectrometry”, Journal of Chromatography A,57(11), 811-817 .54

Trang 7

DANH MỤC CÁC BẢNG

MỞ ĐẦU 1

Bảng 1.1 Thông tin chung về 3 hợp chất oxalic, tartaric và citric 3

1.6.1.Mao quản 15

Bảng 1.2 Các chất thường dùng làm pha động trong CE và giá trị pK của chúng 17

Bảng 3.1 Kết quả khảo sát ảnh hưởng của pH đến diện tích pic (Spic) và thời gian di chuyển (tdc) của oxalate, tartrate và citrate 30

Bảng 3.2 Kết quả khảo sát ảnh hưởng của thế điện di đến diện tích pic (Spic) và thời gian di chuyển (tdc) của oxalate, tartrate và citrate 34

Bảng 3.3 Sự phụ thuộc diện tích pic vào nồng độ oxalate, tartrate, citrate 36

Bảng 3.4 Phương trình đường chuẩn của oxalate, tartrate và citrate 37

Bảng 3.5 Kết quả so sánh giữa giá trị a với giá trị 0 của phương trình đường chuẩn oxalate, tartrate, citrate 38

Bảng 3.6 Giới hạn phát hiện oxalate, tartrate và citrate bằng phương pháp điện di mao quản CE-C4D 39

Bảng 3.7 Giá trị khoảng tuyến tính và LOD, LOQ của oxalate, tartrate, citrate 40

Bảng 3.8 Kết quả xác định độ lặp lại của phương pháp CE-C4D trong định lượng oxalate 40

Bảng 3.9 Kết quả xác định độ lặp lại của phương pháp CE-C4D trong định lượng tartrate 40

Trang 8

Bảng 3.10 Kết quả xác định độ lặp lại của phương pháp CE-C4D trong định lượng citrate 41

Bảng 3.11 Kết quả khảo sát độ đúng của phương pháp dựa trên thêm chuẩn oxalate 42

Bảng 3.12 Kết quả khảo sát độ đúng của phương pháp dựa trên thêm chuẩn tartrate 42

Bảng 3.13 Kết quả khảo sát độ đúng của phương pháp dựa trên thêm chuẩn citrate 43

Bảng 3.14 Thông tin và đặc điểm của từng loại bia 43

Bảng 3.15 Kết quả xác định hàm lượng các chất oxalate, citrate trong một số mẫu bia 47

Bảng 3.16 So sánh kết quả phân tích đối chứng hàm lượng oxalate, citrate và tartrate trong mẫu mỳ tôm 50

Tiếng việt 52

1.Nguyễn Thị Ánh Hường (2010), Nghiên cứu xác định các dạng asen vô cơ trong nước ngầm bằng phương pháp điện di mao quản sử dụng detector độ dẫn không tiếp xúc, Luận án Tiến sĩ Hóa học, Trường Đại học Khoa học Tự nhiên - ĐHQGHN 52

2.Đào Mỹ Thanh (2012), Phụ gia thực phẩm và sức khỏe người tiêu dùng, Trung tâm Y tế Dự phòng TP.HCM .52

3.Tạ Thị Thảo (2010), Bài giảng chuyên đề thống kê trong hóa phân tích, ĐH Quốc gia Hà Nội 52

4.Nguyễn Duy Thịnh(2004), Các chất phụ gia sử dụng trong thực phẩm, bài giảng cho học viên cao học chuyên ngành công nghiệp thực phẩm, ĐH Bách khoa Hà Nội 52

5.Viện kiểm nghiệm ATVSTP Quốc Gia (2010), Thẩm định phương pháp trong phân tích hóa học và vi sinh vật, Nhà xuất bản khoa học kỹ thuật Hà Nội 52

6.Ali A Ensafi, S Abbasi, B Rezaei (2001) “Kinetic spectrophotometric method for the determination of oxalic acid by its catalytic effect on the oxidation of safranine by dichromate”, Spectrochimica Acta Part A, (57), 1833 – 1838 52

7.B.G Wolthers, W Koolstra, M Hayer, H Elzinga (1987), “Development of a reference method for determining urinary oxalate by means of isotope dilution—mass spectrometry (ID-MS) and its usefulness in testing existing assays for urinary oxalate”, Clinica Chimica Acta, 170:227-235 52

8.Corinne Rivasseau , Anne-Marie Boisson, Ga¨ elle Mong´ elard, Georgy Couram, Olivier Bastien, Richard Bligny (2006) “Rapid analysis of organic acid in plant extracts by capillary electrophoresis with indirect UV detection Directed metabolic analyses during metal stress”, Journal of Chromatography A, (112), 283–290 52 9.Curhan (1999), “GC epidemiologische Hinweise für die Rolle des Oxalat- Nierensteine spontan”, J

Trang 9

10.Hoppe B, Kemper MJ, Hvizd MG, Sailer DE, Langman CB (1998), “Simultaneous determination

electrophoresis instrument with contactless conductivity detection for the determination of agonists in pharmaceutical and pig-feed samples”, Journal of Chromatography A, Vol 1360, pp 305-311 .53 16.Nguyen Thi Anh Huong, Pavel Kubánˇ, Viet Hung Pham, Peter C Hauser (2007), ” Study of the determination of inorganic arsenic species by CE with capacitively coupled contactless

β-conductivity detection”, Electrophoresis 2007, (28), 3500–3506 53 17.Petr Kubáňet al (2014), “Separation of oxalate, formate and glycolate in human body fluid samples by capillary electrophoresis with contactless conductometric detection”, Journal of Chromatography A, 1325, 241–24 .53 18.Ph Puig, M Arellano, J Andrianary, F Dedieu, F Couderc (1997), “Method development and validation for the simultaneous determination of organic and inorganic acid by capillary zone electrophoresis”, Journal of Chromatography A, 765, 321–328 53 19.Ruben Rellan-Alvarez (2011), “Development of a new high-performance liquid

Landwirtschaftliches Handbuch Nr 8-11 .54 21.Verónica Galli, Coral Barbas (2004), “Capillary electrophoresis for the analysis of short-chain ∗ organic acid in coffee”, Journal of Chromatography A, 1032: 299–304 .54 22.Xiumei Geng , Sufang Zhang , Qian Wang , Zongbao (Kent) Zhao (2008), “Determination of organic acid in the presence of inorganic anions by ion

chromatography with suppresse d conductivity detection”, Journal of Chromatography A, 1192 : 187–190 .54

Trang 10

23.Fengwu Wu, Zhike He, Qingyao Luo, Yun'e Zeng (1999), “HPLC determination of oxalic acid using tris(1,10-phenanthroline) ruthenium (II) chemiluminescence application to the analysis of spinach”, Food Chemistry, (65),543-546 .54

Trang 11

DANH MỤC CÁC HÌNH

MỞ ĐẦU 1

Bảng 1.1 Thông tin chung về 3 hợp chất oxalic, tartaric và citric 3

Hình 1.1 Sơ đồ phân tích hệ điện di mao quản 14

1.6.1.Mao quản 15

Hình 1.2 Mặt cắt ngang của mao quản 15

Hình 1.3 Lớp điện tích kép trên bề mặt mao quản 16

Hình 1.4 Ảnh hưởng của dòng EOF đến tốc độ của các ion trong quá trình điện di 16

Bảng 1.2 Các chất thường dùng làm pha động trong CE và giá trị pK của chúng 17

Hình 1.5 Các kĩ thuật bơm mẫu trong phương pháp điện di mao quản 18

Hình 1.6 Nguyên lý hoạt động của cảm biến đo độ dẫn không tiếp xúc 20

Hình 1.7 Sơ đồ biểu diễn cấu trúc (A) và mạch điện tương đương (B) của cảm biến đo độ dẫn không tiếp xúc 20

Hình 2.1 Hệ thiết bị điện di mao quản CE-C4D tự chế, bán tự động 24

Hình 3.1 Điện di đồ khảo sát ảnh hưởng của thành phần đệm đến sự phân tách của 1-oxalate 5,0.10-4 M, 2-citrate 1,0.10-3 M và 3-tartrate 1,0.10-3 M Mao quản silica đường kính trong 75µm, chiều dài 60cm, chiều dài hiệu dụng 50cm, thế tách -15kV, thời gian bơm mẫy 20s, chiều cao bơm mẫu 20cm 28

Trang 12

Hình 3.2 Điện di đồ khảo sát ảnh hưởng của chất hoạt hóa bề mặt CTAB (1-oxalate 5,0.10-5 M, 2-tartrate 1,0.10-4 M, 3-citrate 1,0.10-4 M Dung dịch đệm điện di MES-His 50mM, pH = 6 Các

điều kiện khác như ở hình 3.1) 29

Hình 3.3 Điện di đồ khảo sát ảnh hưởng của pH 1-oxalate 5,0.10-4 M, 2-tartrate 5,0.10-4M, 3-citrate 5,0.10-4M và Mao quản silica đường kính trong 75µm, chiều dài 60cm, chiều dài hiệu dụng 50cm, thế tách -15kV, thời gian bơm mẫu 20s, chiều cao bơm mẫu 20cm 30

Bảng 3.1 Kết quả khảo sát ảnh hưởng của pH đến diện tích pic (Spic) và thời gian di chuyển (tdc) của oxalate, tartrate và citrate 30

Hình 3.5 Điện di đồ khảo sát chiều cao bơm mẫu xác định điều kiện tối ưu xác định đồng thời 3 chất1-oxalate 5,0.10-4 M, 2-citrate 5,0.10-4M và 3-tartrate 5,0.10-4M Mao quản silica đường kính trong 75µm, chiều dài 60cm, chiều dài hiệu dụng 50cm, thế tách -15kV, thời gian bơm mẫu 30s 33

Hình 3.6 Điện di đồ khảo sát thế điện di xác định điều kiện tối ưu xác định đồng thời 3 chất 1-oxalate 5,0.10-4 M, 2-citrate 5,0.10-4M và 3-tartrate 5,0.10-4M Mao quản silica đường kính trong 75µm, chiều dài 60cm, chiều dài hiệu dụng 50cm, chiều cao bơm mẫu 25cm, thời gian bơm mẫu 30s 34

Bảng 3.2 Kết quả khảo sát ảnh hưởng của thế điện di đến diện tích pic (Spic) và thời gian di chuyển (tdc) của oxalate, tartrate và citrate 34

Hình 3.7 Điện di đồ khảo sát ảnh hưởng của butyrate, formate 7,0.10-5M, chloride 3,0.10-3M đến Oxalate, Citrate và Tartrate 1,0.10-5M Các điều kiện phân tách khác như hình 3.6 35

Bảng 3.3 Sự phụ thuộc diện tích pic vào nồng độ oxalate, tartrate, citrate 36

Hình 3.8 Đường chuẩn của oxalate theo diện tích pic 37

Hình 3.9 Đường chuẩn của tartrate theo diện tích pic 37

Hình 3.10 Đường chuẩn của citrate theo diện tích pic 37

Bảng 3.4 Phương trình đường chuẩn của oxalate, tartrate và citrate 37

Bảng 3.5 Kết quả so sánh giữa giá trị a với giá trị 0 của phương trình đường chuẩn oxalate, tartrate, citrate 38 Bảng 3.6 Giới hạn phát hiện oxalate, tartrate và citrate bằng phương pháp điện di mao quản

Trang 13

Bảng 3.7 Giá trị khoảng tuyến tính và LOD, LOQ của oxalate, tartrate, citrate 40

Bảng 3.8 Kết quả xác định độ lặp lại của phương pháp CE-C4D trong định lượng oxalate 40

Bảng 3.9 Kết quả xác định độ lặp lại của phương pháp CE-C4D trong định lượng tartrate 40

Bảng 3.10 Kết quả xác định độ lặp lại của phương pháp CE-C4D trong định lượng citrate 41

Bảng 3.11 Kết quả khảo sát độ đúng của phương pháp dựa trên thêm chuẩn oxalate 42

Bảng 3.12 Kết quả khảo sát độ đúng của phương pháp dựa trên thêm chuẩn tartrate 42

Bảng 3.13 Kết quả khảo sát độ đúng của phương pháp dựa trên thêm chuẩn citrate 43

Bảng 3.14 Thông tin và đặc điểm của từng loại bia 43

Hình 3.11 Điện di đồ phân tích 1-oxalate, 2-tartrate, 3-citrate trong mẫu bia chai Hà Nội và mẫu bia lon Hà Nội 45

Hình 3.12 Điện di đồ phân tích 1-oxalate, 2-tartrate, 3-citrate trong mẫu bia lon Halida và mẫu bia chai Sài Gòn Special 46

Hình 3.13 Điện di đồ phân tích 1-oxalate, 2-tartrate, 3-citrate trong mẫu bia lon Haliken 46

Bảng 3.15 Kết quả xác định hàm lượng các chất oxalate, citrate trong một số mẫu bia 47

Hình 3.14 Điện di đồ phân tích 1-oxalate, 2-tartrate, 3-citrate trong mẫu mỳ tôm Hảo Hảo và mẫu mỳ tôm Ba Miền 48

Hình 3.15 Điện di đồ phân tích 1-oxalate, 2-tartrate, 3-citrate trong mẫu trà túi lọc Lipton và mẫu trà khô vỉa hè 49

Bảng 3.16 So sánh kết quả phân tích đối chứng hàm lượng oxalate, citrate và tartrate trong mẫu mỳ tôm 50

Tiếng việt 52 1.Nguyễn Thị Ánh Hường (2010), Nghiên cứu xác định các dạng asen vô cơ trong nước ngầm bằng phương pháp điện di mao quản sử dụng detector độ dẫn không tiếp xúc, Luận án Tiến sĩ Hóa học,

Trang 14

Trường Đại học Khoa học Tự nhiên - ĐHQGHN 52 2.Đào Mỹ Thanh (2012), Phụ gia thực phẩm và sức khỏe người tiêu dùng, Trung tâm Y tế Dự phòng TP.HCM .52 3.Tạ Thị Thảo (2010), Bài giảng chuyên đề thống kê trong hóa phân tích, ĐH Quốc gia Hà Nội 52 4.Nguyễn Duy Thịnh(2004), Các chất phụ gia sử dụng trong thực phẩm, bài giảng cho học viên cao học chuyên ngành công nghiệp thực phẩm, ĐH Bách khoa Hà Nội 52 5.Viện kiểm nghiệm ATVSTP Quốc Gia (2010), Thẩm định phương pháp trong phân tích hóa học và

vi sinh vật, Nhà xuất bản khoa học kỹ thuật Hà Nội 52 6.Ali A Ensafi, S Abbasi, B Rezaei (2001) “Kinetic spectrophotometric method for the

determination of oxalic acid by its catalytic effect on the oxidation of safranine by dichromate”, Spectrochimica Acta Part A, (57), 1833 – 1838 52 7.B.G Wolthers, W Koolstra, M Hayer, H Elzinga (1987), “Development of a reference method for determining urinary oxalate by means of isotope dilution—mass spectrometry (ID-MS) and its usefulness in testing existing assays for urinary oxalate”, Clinica Chimica Acta, 170:227-235 52 8.Corinne Rivasseau , Anne-Marie Boisson, Ga¨ elle Mong´ elard, Georgy Couram, Olivier Bastien, Richard Bligny (2006) “Rapid analysis of organic acid in plant extracts by capillary electrophoresis with indirect UV detection Directed metabolic analyses during metal stress”, Journal of

Chromatography A, (112), 283–290 52 9.Curhan (1999), “GC epidemiologische Hinweise für die Rolle des Oxalat- Nierensteine spontan”, J Endourol 13 (9): 629-31 53 10.Hoppe B, Kemper MJ, Hvizd MG, Sailer DE, Langman CB (1998), “Simultaneous determination

electrophoresis instrument with contactless conductivity detection for the determination of agonists in pharmaceutical and pig-feed samples”, Journal of Chromatography A, Vol 1360, pp

Trang 15

β-16.Nguyen Thi Anh Huong, Pavel Kubánˇ, Viet Hung Pham, Peter C Hauser (2007), ” Study of the determination of inorganic arsenic species by CE with capacitively coupled contactless

conductivity detection”, Electrophoresis 2007, (28), 3500–3506 53 17.Petr Kubáňet al (2014), “Separation of oxalate, formate and glycolate in human body fluid samples by capillary electrophoresis with contactless conductometric detection”, Journal of Chromatography A, 1325, 241–24 .53 18.Ph Puig, M Arellano, J Andrianary, F Dedieu, F Couderc (1997), “Method development and validation for the simultaneous determination of organic and inorganic acid by capillary zone electrophoresis”, Journal of Chromatography A, 765, 321–328 53 19.Ruben Rellan-Alvarez (2011), “Development of a new high-performance liquid

Landwirtschaftliches Handbuch Nr 8-11 .54 21.Verónica Galli, Coral Barbas (2004), “Capillary electrophoresis for the analysis of short-chain ∗ organic acid in coffee”, Journal of Chromatography A, 1032: 299–304 .54 22.Xiumei Geng , Sufang Zhang , Qian Wang , Zongbao (Kent) Zhao (2008), “Determination of organic acid in the presence of inorganic anions by ion

chromatography with suppresse d conductivity detection”, Journal of Chromatography A, 1192 : 187–190 .54 23.Fengwu Wu, Zhike He, Qingyao Luo, Yun'e Zeng (1999), “HPLC determination of oxalic acid using tris(1,10-phenanthroline) ruthenium (II) chemiluminescence application to the analysis of spinach”, Food Chemistry, (65),543-546 .54

Trang 16

DANH MỤC BẢNG VIẾT TẮT

C4D Detector đo độ dẫn kết nối kiểu tụ điện

CHES Axit 2-(cyclohexylamino) ethanesunlfomic

MES axit 2-(N-morphonlino)ethane sulfonic

TAPS Axit N-

[tris(hydroxylmetyl)metyl]-3-aminopropansunphonic

Trang 17

MỞ ĐẦU

Hiện nay, tình hình an toàn vệ sinh thực phẩm ở nước ta đang rất được quan tâm, với nhiều vụ ngộ độc tập thể xảy ra hàng loạt và ở nhiều khu vực khác nhau Có nhiều nguyên nhân dẫn đến mất an toàn thực phẩm, trong đó có nguyên nhân xuất phát từ việc sử dụng các chất phụ gia thực phẩm Gần đây, dư luận đặc biệt quan tâm đến sự xuất hiện của oxalate trong một số sản phẩm thực phẩm như bia, mỳ tôm,…gây ảnh hưởng xấu tới sức khỏe người sử dụng Theo các nghiên cứu, oxalate là một trong những tác nhân chính gây nên bệnh sỏi thận [12, 23] do tạo kết tủa với các ion kim loại như magie, canxi… (kết tủa này chiếm tới 80% về khối lượng của sỏi thận)

Cùng với oxalate, axit tương ứng của tartrate, citrate là những chất phụ gia thực phẩm thường xuất hiện đồng thời trong nhiều loại thực phẩm Sự xuất hiện của citrate đồng thời với oxalate sẽ làm giảm nguy cơ hình thành sỏi thận do citrate có khả năng ức chế quá trình kết tinh hình thành canxi oxlate [13] Vì vậy, ngoài việc phân tích, kiểm tra hàm lượng oxalate, quy trình sẽ kết hợp phân tích, kiểm tra xác định đồng thời hàm lượng của tartrate và citrate trong mẫu thực phẩm

Có nhiều phương pháp khác nhau để xác định hàm lượng các chất oxalate, tartrate, citrate như: sắc kí lỏng hiệu năng cao (HPLC), phương pháp sắc ký khối phổ (GC-MS), sắc ký ion [13, 15], Các phương pháp này thường chỉ được trang bị

ở các phòng thí nghiệm hiện đại với chi phí khá lớn và yêu cầu đội ngũ kỹ thuật cao Trong nghiên cứu này, với mục tiêu xây dựng một phương pháp phân tích nhanh, hiệu quả, đơn giản với chi phí thấp, hướng tới nhu cầu phân tích ở tuyến địa phương, chúng tôi đã xây dựng, phát triển quy trình phân tích đồng thời các chất oxalate, tartrate, citrate trong thực phẩm bằng phương pháp điện di mao quản sử dụng detector độ dẫn không tiếp xúc kết nối kiểu tụ điện (CE-C4D) trên cơ sở hệ thiết bị tự chế, bán tự động

Trang 18

CHƯƠNG 1: TỔNG QUAN

1.1 Giới thiệu chung về các chất phụ gia thực phẩm

1.1.1 Giới thiệu chung về phụ gia thực phẩm

Chất phụ gia thực phẩm là những chất không được coi là thực phẩm hoặc một thành phần của thực phẩm; Ít hoặc không có giá trị dinh dưỡng; Bổ sung vì mục đích công nghệ trong quá trình sản xuất, chế biến… [3]

Như vậy, PGTP không phải là thực phẩm mà nó được thêm vào nhằm đáp ứng yêu cầu nhất định của sản phẩm Việc sử dụng PGTP phải tuân theo quy định hiện hành của các cơ quan chức năng, ở Việt Nam là Bộ Y tế

1.1.2 Phân loại phụ gia thực phẩm

Tùy vào từng cơ sở mà có nhiều cách phân loại phụ gia thực phẩm khác nhau như:

1.1.2.1 Phân loại theonguồn gốc

• Dạng tự nhiên: có nguồn gốc động vật và thực vật

• Dạng tổng hợp: Do con người tạo ra

1.1.2.2 Phân loại theo tác dụng

• Tác dụng trực tiếp: Bao gồm các chất có tác dụng bảo quản (như chống lại quá trình oxy hóa, chống tác hại của vi sinh vật, côn trùng, ký sinh gây hại…)

và tác dụng cảm quan (như tạo màu, tạo mùi, tăng thêm hương vị tăng thêm

vị ngọt, vị mặn, làm giảm bớt vị đắng, tạo vị chua…)

• Tác dụng gián tiếp: Bao gồm các loại axit, kiềm, dung môi chiết xuất, các chất làm trong, làm lắng cặn, chất chống đông đặc, các chất trao đổi ion, chất men sinh học, các chất chống tạo bọt [2]

Ngoài ra còn nhiều cách phân loại khác như phân loại theo sức khỏe người sử dụng, phân loại theo chức năng, phân loại theo nhóm chất…

1.1.3 Lợi ích và tác hại của phụ gia thực phẩm

Trang 19

Nếu sử dụng đúng loại, đúng liều lượng, các phụ gia thực phẩm có tác dụng tích cực, như: tạo được nhiều sản phẩm phù hợp với sở thích và khẩu vị của người tiêu dùng, giữ được chất lượng toàn vẹn của thực phẩm cho tới khi sử dụng, tạo sự

dễ dàng trong sản xuất, chế biến thực phẩm và làm tăng giá trị thương phẩm hấp dẫn trên thị trường, kéo dài thời gian sử dụng của thực phẩm,…

Tuy nhiên, khi sử dụng phụ gia thực phẩm không đúng liều lượng, chủng loại nhất là những phụ gia không cho phép dùng trong thực phẩm sẽ gây những tác hại cho sức khỏe như: Gây ngộ độc cấp tính nếu dùng quá liều cho phép Gây ngộ độc mạn tính dù dùng liều lượng nhỏ, thường xuyên, liên tục, một số chất phụ gia thực phẩm tích lũy trong cơ thể, gây tổn thương lâu dài Nguy cơ gây hình thành khối u, ung thư, đột biến gen, quái thai, nhất là các chất phụ gia tổng hợp Nguy cơ ảnh hưởng tới chất lượng thực phẩm như phá huỷ các chất dinh dưỡng, vitamin [4]

Vì vậy, Khi sử dụng chất PGTP phải tuân thủ các quy định sử dụng dựa trên các tiêu chuẩn cụ thể theo ISO (International Standard Organization) và Hội đồng tiêu chuẩn thực phẩm CAC (Codex Alimentarius Commision) gồm hơn 130 nước thành viên, trong đó có Việt Nam Mỗi quốc gia sẽ qui định cụ thể về các chất PGTP được dùng cho nước mình Tóm lại, ở Việt Nam, các chất PGTP phải nằm trong danh mục cho phép sử dụng và đảm bảo các yêu cầu về kĩ thuật, hàm lượng và

vệ sinh an toàn thực phẩm theo quy định do Bộ Y tế ban hành

1.2 Thông tin chung về oxalate, tartrate và citrate

Các chất oxalic, tartric và citric là một trong số các chất phụ gia thực phẩm nằm trong danh mục được phép sử dụng ở Việt Nam với hàm lượng nhất định

Bảng 1.1 Thông tin chung về 3 hợp chất oxalic, tartaric và citric

Trang 20

2-Công thức

phân tử

C2H2O4 (khan)C2H2O4.2H2O(ngậm

nước)

Trang 21

Công thức

cấu tạo

Trang 22

Khối lượng

phântử (g/mol)

90,03 (khan)126,07(ngậm nước)

157 (thăng hoa) 171-174 (L hoặc

D-tartaric, tinh khiết)

 Dung dịch axit oxalic được dùng để phục chế đồ gỗ

 Axit oxalic là một chất được sử dụng trong quá trình nhuộm vải, phân bón

• Tác hại

 Ở liều cao, axit oxalic (muối oxalate) có khả năng gây ra ngộ độc cấp tính, có thể dẫn đến tử vong với hàm lượng 4-5g Liều ngộ độc (LD50) của axit oxalic nguyên chất được ước khoảng 378 mg/kg thể trọng

(khoảng 22,68 g/người 60 kg).

 Sự kết hợp của axit oxalic với canxi tạo ra canxi oxalate, có thể gây kết tủa lắng đọng tạo thành sỏi ở các cơ quan tiết niệu, gan mật, tụy… [9]

Trang 23

 Phụ gia thực phẩm (ký hiệu: E330): Điều vị, chống oxi hóa

 Giảm tác hại của nước cứng

 Sử dụng trong công nghệ sinh học, hoạt hóa một số dung dịch tẩy rửa, …

• Tác hại

Axit citric được hầu hết các quốc gia và tổ chức quốc tế công nhận là

an toàn để sử dụng trong thực phẩm Nó hiện diện tự nhiên trong gần như mọi dạng sự sống, các lượng axit citric dư thừa dễ dàng trao đổi và bài tiết ra khỏi cơ thể Tuy nhiên, việc tiếp xúc với axit citric khô hay đậm đặc có thể gây ra kích ứng da và mắt, vì thế phải sử dụng các trang bị bảo hộ lao động khi tiếp xúc với axit citric Việc sử dụng quá nhiều axit citric cũng dễ làm tổn hại men răng Tiếp xúc gần với mắt có thể gây bỏng và làm mất thị giác

Đôi khi hàm lượng quá cao axit citric có thể gây tổn hại cho tóc, do nó

mở lớp cutin của tóc Nó có thể làm mất các chất cần thiết cho tóc và làm tóc

bị bạc màu

1.4 Vấn đề sử dụng oxalate, tartrate và citrate trên thế giới và ở Việt Nam

1.4.1 Vấn đề sử dụng oxalate, tartrate và citrate trên thế giới

• Vấn đề sử dụng oxalate trên thế giới

Trang 24

Hiện tại, Ủy ban chuyên gia của FAO/WHO về phụ gia thực phẩm (JECFA) chưa có nghiên cứu toàn diện về ảnh hưởng của axit oxalic cũng như muối oxalate trong thực phẩm đối với sức khỏe con người và vẫn đưa axit oxalic vào danh mục các chất hỗ trợ chế biến trong thực phẩm Trên cơ

sở danh mục của Codex, một số các quốc gia trên thế giới như Nhật Bản, Hàn Quốc…

• Vấn đề sử dụng tartrate và citrate trên thế giới

Tartrate và citrate được sử dụng nhiều trong quá trình chế biến nhiều loại thực phẩm, nước giải khát… Với vai trò là một chất điều vị, chống oxi hóa Các chất này được các quốc gia và tổ chức quốc tế cho phép sử dụng với vai trò là chất phụ gia thực phẩm

1.4.2 Vấn đề sử dụng oxalate ở Việt Nam

• Vấn đề sử dụng oxalate ở Việt Nam

Việt Nam đã quy định cho phép sử dụng axit oxalic như một chất hỗ trợ chế biến Theo Luật an toàn thực phẩm và Danh mục chất hỗ trợ chế biến thực phẩm ban hành kèm theo Quyết định số 46/2007/QĐ-BYT ngày 19/12/2007 của Bộ trưởng Bộ Y tế quy định giới hạn tối đa ô nhiễm sinh học và hóa học trong thực phẩm, axit oxalic sử dụng trong thực phẩm phải đảm bảo độ tinh khiết, đảm bảo an toàn thực phẩm, không chứa các chất độc hại ảnh hưởng đến sức khỏe và đáp ứng các yêu cầu đối với chất hỗ trợ chế biến, phụ gia sử dụng trong chế biến thực phẩm:

(1) Sản phẩm phải được công bố hợp quy hoặc công bố phù hợp quy định về

an toàn thực phẩm với cơ quan quản lý nhà nước có thẩm quyền

(2) Sản phẩm phải có nguồn gốc xuất xứ rõ ràng, còn hạn sử dụng

(3) Sử dụng chất hỗ trợ chế biến, phụ gia thực phẩm phải theo đúng hướng dẫn của nhà sản xuất (đúng danh mục, đúng liều lượng, đúng đối tượng thực phẩm…)

Trang 25

Kết quả giám sát đến ngày 19/12/2013 của Cục an toàn thực phẩm cho thấy 22,05% mẫu thực phẩm được kiểm tra có chứa axit oxalic, hàm lượng dao động từ 10,7 đến 1809 mg/kg Chủ yếu phát hiện trong các sản phẩm rau quả tươi, bột mỳ và một số sản phẩm chế biến từ bột mỳ (mỳ gói, mỳ sợi) Trong đó hàm lượng axit oxalic trong các loại mỳ gói từ 31,9 đến 177 mg/kg Trong một số mẫu rau củ quả tươi cũng chứa axit oxalic với hàm lượng dao động từ 10,7 - 1809 mg/kg tùy theo chủng loại.

Từ các thông tin trên, có thể thấy rằng axit oxalic (muối oxalate) tồn tại sẵn

có trong một số loại thực phẩm, khó khăn để phân biệt giữa axit oxalic tồn tại tự nhiên với axit oxalic chủ động cho vào thực phẩm Do vậy, để bảo đảm an toàn thực phẩm cho người sử dụng, cần có các biện pháp để kiểm soát

• Vấn đề sử dụng tartrate và citrate ở Việt Nam

Cũng như hầu hết các quốc gia và tổ chức quốc tế, Việt Nam cho phép sử dụng tartrate và citrate với vai trò là chất phụ gia thực phẩm Các chất này thường được sử dụng để điều vị và chống oxi hóa thực phẩm

1.5 Các phương pháp xác định oxalate, tartrate và citrate

1.5.1 Phương pháp sắc ký lỏng hiệu năng cao (HPLC)

Sắc ký lỏng hiệu năng cao là một phương pháp chia tách trong đó pha động

là chất lỏng và pha tĩnh chứa trong cột là chất rắn đã được phân chia dưới dạng tiểu phân hoặc một chất lỏng phủ lên một chất mang rắn, hay một chất mang đã được biến đổi bằng liên kết hoá học với các nhóm chức hữu cơ Quá trình sắc ký lỏng dựa trên cơ chế hấp phụ, phân bố, trao đổi Ion hay phân loại theo kích cỡ (Rây phân tử)

Phương pháp này ra đời từ năm 1967-1968 trên cơ sở phát triển và cải tiến từ phương pháp sắc ký cột cổ điển Hiện nay, phương pháp HPLC ngày càng phát triển

và hiện đại hoá cao nhờ sự phát triển nhanh chóng của ngành chế tạo máy phân tích Hiện nay nó áp dụng trong nhiều lĩnh vực, xác định nhiều loại chất khác nhau trong

đó nhiều tác giả đã dùng phương pháp này để xác định oxalate, tartrate và citrate

Trang 26

Trong công trình nghiên cứu của Muhammad Iqbal Bhanger và các cộng sự [13] đã sử dụng phương pháp HPLC để xác định đồng thời axit oxalic và axit citric trong nước tiểu để giám sát nồng độ của axit oxalic và axit citric trong quá trình hình thành sỏi thận Pha động trong phương pháp gồm KH2PO4 (25%) và (C4H9)4NHSO4 (2,5 mmol) ở pH 2,0 Hiệu suất thu hồi cho axit oxalic và axit citric tương ứng là 97% và 102%.

Bằng cách sử dụng phương pháp HPLC, Ruben Rellan-Alvarez [19] đã xác định đồng thời 10 axit hữu cơ có phân tử lượng thấp trong đó có axit oxalic với giới hạn phát hiện 255pmol, P < 0,05, hiệu suất thu hồi đạt 108% Phương pháp đã được

áp dụng xác định đồng thời 10 axit hữu cơ trong mẫu chiết xuất từ lá củ cải đường,

cà chua và nước cam ép thương mại

Trong công trình nghiên cứu của Fengwu Wu, Zhike He, Qingyao Luo, Yun'e Zeng, sự phát quang hóa học của Ru được áp dụng trong phương pháp HPLC

để xác định axit oxalic Axit oxalic được tách bởi cột C18 pha đảo với pha động 0,02 mol/l NAc Sau đó axit oxalic được trộn lẫn với 0,25 mol/l Ru, 2,0mmol/l trong 0,08mol/l , axit oxalic được xác định dựa vào sự phát quang của phản ứng oxi hóa - khử của Ce(IV) với Ruvà axit oxalic Giới hạn phát hiện của axit oxalic là 6,2.10-6M (tại S/N=3), độ lệch chuẩn tương đối là 5,6%, khoảng tuyến tính từ 1.10-5M đến 4.10-5M Phương pháp đã được áp dụng để xác định axit oxalic trong rau bina [22]

Việc xác định đồng thời các axit oxalic, fumaric, maleic, succinic, tartaric và malic trong dược phẩm bằng phương pháp sắc ký lỏng hiệu năng cao được trình bày trong nghiên cứu của các tác giả HZ Liana, L Mao, X.L Ye, J Miao Nghiên cứu

đã sử dụng cột Nova-Pak C18 và sử dụng nước với axit pecloric để điều chỉnh pH 2,10 - 2,15 Detector UV được lựa chọn ở bước sóng 210 nm Phương pháp có hệ số tương quan của các axit cao hơn 0.999 và giới hạn phát hiện nhỏ hơn 0,0005 mg/ml Khoảng tuyến tính đạt được là 0,005-0,05 mg/ml và thời gian lưu của các axit nhỏ hơn 5 phút [23]

Trang 27

Sắc ký lỏng khối phổ là sự ghép nối giữa sắc ký lỏng hiệu năng cao với detector khối phổ Sau khi ra khỏi cột sắc ký dung dịch được hóa hơi và bị ion hóa thành các mảnh ion mang điện tích Sau đó, các ion này được đưa sang bộ phận phân tích khối lượng để định tính và được định lượng.

B.G Wolthers và các cộng sự [7] đã xác định oxalate bằng một số phương pháp khác nhau như ID-MS, HPLC, GC cho thấy có thể sử dụng phương pháp GC-

MS với độ chính xác và lặp lại cao như là một phương pháp tiêu chuẩn để đánh giá các phương pháp hiện có và mới phát triển

Phương pháp sắc ký khối phổ đã được J G March và các cộng sự sử dụng để xác định hàm lượng oxalate trong sỏi thận Các bước tiến hành là: hòa tan của oxalate trong sỏi thận bằng HCl, loại bỏ các cation bằng cách sử dụng nhựa trao đổi cation, bốc hơi nước, pha loãng với ethyl acetate, tạo các este của axit oxalic trimetylsilyl với chlorotrimethylsilane Với việc xử lý mẫu hích hợp, phương pháp này cũng đã được áp dụng cho mẫu nước tiểu và mẫu thực phẩm Các kết quả thu được: khoảng tuyến tính là 0,2-5,0 mg oxalate/l, giới hạn phát hiện 0,06 mg oxalate /l, hệ số biến thiên của phương pháp 1,3% Hai mươi bảy mẫu sỏi thận đã được phân tích bằng phương pháp này Kết quả hàm lượng trung bình của axit oxalic trong sỏi axit uric là 0,11 mg/g (SD = 0,08, n = 13) Oxalate được tìm thấy trong sỏi struvite với hàm lượng trung bình là 0,2 mg axit oxalic/g (SD = 0,13, n = 8) Trong sỏi đá hydroxyapatite, hàm lượng oxalate cao nhất, có thể lên đến 0,801

Trang 28

của các mẫu được lấy từ 50 trẻ sơ sinh và trẻ em (23 nam, 27 nữ độ tuổi từ 0,2 đến

17 tuổi) với chức năng thận bình thường Máu được lấy vào ống Li-Heparin, đặt trong nước đá Sau khi lấy, mẫu máu ngay lập tức bảo quản bằng HCl với tỷ lệ 40µM/ml Mẫu được phân tích bằng hệ thống sắc ký ion với pha động là dung dịch NaOH Khoảng tuyến tính thu được từ 5mM đến 52,5mM với thời gian phân tích là hơn 21 phút Kết quả thu được về hàm lượng oxalate là (6,43 +/- 1,06 µmol/L), citrate (79,3 +/- 27,4 µmol/L) và sulfate (235,0 +/- 85,3 µmol/L) Kết quả cũng cho thấy không có sự khác biệt cụ thể về độ tuổi và giới tính Phương pháp cho độ tin cậy cao và tái lặp tốt (hệ số phương sai 1,95-4,75%)

Cũng sử dụng phương pháp sắc ký ion, tác giả Zongbao (Kent) Zhao và các cộng sự [21] đã xác định đồng thời 29 anion gồm có 19 anion của axit hữu cơ (trong đó có oxalate, tartrate, citrate) và 10 anion của axit vô cơ với hiệu xuất thu hồi trong khoảng 88% - 105%, RSD < 7% Phương pháp có thể áp dụng trong các nền mẫu phức tạp, trong đó có mẫu hỗn hợp lên men.

1.5.4 Các phương pháp điện di mao quản

Điện di mao quản là một kỹ thuật tách chất phân tích là các ion hoặc các chất không ion nhưng có mối liên hệ chặt chẽ với các ion trong một mao quản hẹp chứa đầy dung dịch đệm, đặt trong điện trường; do độ linh động điện di của các ion khác nhau, chúng di chuyển với tốc độ khác nhau và tách ra khỏi nhau [1]

Gần đây, phương pháp CE được sử dụng rộng rãi do tính chất ưu việt về hiệu quả tách cao, thời gian tách ngắn, lượng mẫu tiêu tốn ít

Tác giả Coral Barbas và cộng sự [20] đã sử dụng phương pháp điện di mao quản kết nối với detector UV để tách và định lượng 18 anion trong đó có oxalate và citrate, với mao quản silica (57cm x 50 µm i.d.), thành phần đệm: H3PO4 0,5M, CTAB 0,5mM (pH = 6,25), thế áp vào hai đầu mao quản là -10kV Kết quả thu được về giới hạn phát hiện và độ lệch chuẩn tương đối tương ứng với oxalate và citrate là: LOD mM (0,71 và 1,26), RSD (5,0% và 3,6%);

Ph Puig và các cộng sự [17] đã xác định thành công đồng thời 11 anion của

Trang 29

các axit hữu cơ và vô cơ trong đó có oxalate, tartrate và citrate bằng phương pháp điện di mao quản vùng kết hợp với detector UV với độ lệch chuẩn tương đối (RSD) nhỏ hơn 1% Giới hạn phát hiện của các ion trong khoảng 0,006-1,072 mg/l Phương pháp có thể dễ dàng áp dụng xác định đồng thời 11 anion trong đó có oxalate, tartrate và citrate trong các mẫu nước giải khát và mẫu thực phẩm với thời gian phân tích ngắn và độ nhạy tốt.

Trong nghiên cứu của Michael Trevaskis V Craige Trenerry [12], việc phân tích được thực hiện bằng cách sử dụng một máy điện di mao quản loại Isco Mode1 3

140 Electropherograph (Isco Inc., Lincoln, NE, USA) hoạt động ở -20 kV và ở 28

°C với mao quản 75 cmx75 id (Polymicro Technologies, Phoenix, AZ, USA) có chiều dài hiệu dụng là 50cm Chất phân tích được phát hiện bằng cách sử dụng kỹ thuật hấp thụ gián tiếp Giữa mỗi lần phân tích mao quản được rửa trong 2 phút bằng dung dịch đệm chứa 10% methanol, 10 mM natri cromat tetrahydrate và 4 mM OFM Anion-BT Giới hạn định lượng đạt được là 0,01g/100 g Nghiên cứu này được áp dụng để xác định axit oxalic trong rau và một số loại đồ uống

Một nghiên cứu đáng tin cậy khác của Corinne Rivasseau [8] sử dụng phương pháp điện di mao quản vùng (CZE) với detector UV đã định lượng được axit citric, malic, succinic, oxalic, formic, fumaric, acetic, và phosphoric chứa trong thực vật với thời gian tích ngắn trong khi vẫn giữ độ phân giải tốt bằng cách tối ưu chiều dài mao quản, điện áp tách, thành phần và pH của dung dịch đệm Quá trình phân tích được thực hiện trong một mao quản không tráng silica, chiều dài hiệu dụng 30cm, đảo ngược dòng điện di thẩm thấu và thế điện di là -30 kV Dung dịch đệm chứa 3.10-4 mol/L tetradecyltrimethylammonium và 10- 2 mol/L trimellitate pH

= 9,0 Quá trình tách đạt được trong 100s Khoảng tuyến tính đối với oxalate từ 6.10- 5 đến 10- 3 mol/L

1.6 Phương pháp điện di mao quản

Điện di mao quản là một kỹ thuật tách các chất dựa trên sự di chuyển khác nhau của các phân tử chất (chủ yếu là các ion mang điện tích) trong dung dịch chất

Trang 30

điện ly có chất đệm pH và trong tác dụng của điện trường nhất định do thế (V) đặt vào hai đầu mao quản sinh ra Cấu tạo của hệ điện di được cho trong hình 1.1 [1].

Hình 1.1 Sơ đồ phân

tích hệ

điện di

mao quản

Độ điện di, tốc độ điện di và thời gian điện di

Trong điện di, tốc độ di chuyển của các hạt tích điện (v) tỉ lệ thuận với cường

độ điện trường (E):

q.E= fe.v (1.2)Trong đó: q: là điện tích hạt nhân

fe: là lực ma sát, fe = 6.π.η.r (η: là độ nhớt của dung dịch, r là bán kính ion)

Từ các công thức trên có thể suy ra công thức tính độ linh động của ion như sau:

μ = v/E = q/(6.π.η.r) (1.3)

Trang 31

và tỷ lệ nghịch với độ nhớt η của dung dịch pha động điện di và độ lớn (bán kính hydrat r) của ion chất phân tích.

1.6.1 Mao quản

Mao quản là một bộ phận quan trọng trong phương pháp điện di mao quản Đây chính là một trong các yếu tố quyết định sự điện di hỗn hợp của các chất mẫu Mao quản được chế tạo chủ yếu là silica được gọi là mao quản silica Trong một số trường hợp cũng có thể dùng mao quản teflon, khi mao quản silica không phù hợp,

ví dụ mẫu có ion F- và tách ở pH thấp [1]

Hình 1.2 Mặt cắt ngang của mao quản

• Lớp điện kép trên thành mao quản và dòng điện di thẩm thấu

Trong quá trình điện di, lớp điện kép và thế của chúng (thế Zêta) xuất hiện ở sát thành mao quản, nó phụ thuộc vào lực ion của dung dịch pha động điện di

Trang 32

Hình 1.3 Lớp điện tích kép trên bề mặt mao quảnDòng EOF di chuyển từ cực dương sang cực âm, dưới tác dụng của điện trường, các cation di chuyển cùng chiều với dòng EOF do đó di chuyển nhanh hơn, ngược lại các anion di chuyển ngược chiều với dòng EOF do đó di chuyển chậm hơn còn các phần tử trung hòa không chịu tác động của điện trường nên di chuyển cùng tốc độ với dòng EOF.

Hình 1.4 Ảnh hưởng của dòng EOF đến tốc độ của các ion trong quá trình điện di

Trang 33

và/hoặc sử dụng các biện pháp kiểm tra và khống chế (như thêm các chất hoạt hóa, thay đổi bề mặt mao quản,…) sao cho dòng EOF có cường độ phù hợp với chất phân tích trong điều kiện nghiên cứu cụ thể

1.6.2 Dung dịch đệm pH và pha động trong phương pháp điện di mao quản

Dung dịch đệm quyết định độ linh động điện di của các chất phân tích Do yếu tố pH, loại dung dịch đệm mà trong đó, các ion và phân tử axit hay bazơ trong thành phần của dung dịch đệm góp phần tạo nên lực ion của chúng Hơn nữa, chúng cũng ảnh hưởng đến độ tan, tốc độ phản ứng của các chất [1, 5]

Bảng 1.2 Các chất thường dùng làm pha động trong CE và giá trị pK của chúng

1.6.3 Nguồn điện thế cao

Quá trình điện di trong mao quản chỉ xảy ra khi có nguồn thế V một chiều nhất định đặt vào hai đầu mao quản Thế V này tạo ra lực điện trường E và dòng điện I trong mao quản, nó điều khiển và duy trì sự điện di của các chất

Trong điện di mao quản, điện thế V một chiều thường được dùng để đặt vào hai đầu mao quản là từ 15 - 40 kV/1m, hay là từ 150 – 550 V/1cm mao quản Tuy

Trang 34

nhiên, thế V được dùng phải làm sao không cho dòng điện I quá lớn trong mao quản, dòng điện I này chỉ nên nằm trong vùng từ 10 – 75 µA Việc chọn điện thế V

là bao nhiêu tùy thuộc vào bản chất của chất phân tích, chất nền của mẫu, giá trị pH của pha động điện di,… [1]

1.6.4 Kỹ thuật bơm mẫu trong phương pháp điện di mao quản

Trong điện di mao quản có ba phương pháp thường dùng nạp mẫu phân tích vào trong mao quản, bao gồm:

• Phương pháp thủy động lực học dùng áp suất

• Phương pháp thủy động lực học theo kiểu xiphông

• Phương pháp điện động học

Hình 1.5 Các kĩ thuật bơm mẫu trong phương pháp điện di mao quản

* Kĩ thuật bơm mẫu kiểu thuỷ động học kiểu xiphông

Trong kĩ thuật này, mẫu được bơm vào mao quản nhờ áp lực (hình 1.5 A, B) Khi đó, lượng mẫu bơm vào trong mao quản phụ thuộc vào áp lực sử dụng (áp suất, lực hút chân không hoặc chiều cao bơm mẫu) và thời gian bơm mẫu Trong đó bơm

Trang 35

mẫu theo nguyên lý xiphông (hình 1.5B): mẫu được dẫn vào mao quản nhờ chênh lệch độ cao giữa vị trí đặt lọ mẫu và vị trí đặt lọ đựng dung dịch đệm Đây là giải pháp bơm mẫu đơn giản nhất, và được sử dụng cho các hệ điện di mao quản xách tay vận hành thủ công.

* Kĩ thuật bơm mẫu kiểu điện động học

Kĩ thuật này sử dụng lực điện khi áp thế cao (5 - 10 kV trong vài giây) để bơm mẫu vào mao quản (Hình 1.5 C) Phương pháp bơm mẫu này cho kết quả các pic phân tách có độ sắc nét cao Tuy nhiên phương pháp này có nhược điểm rất lớn là diện tích pic (dùng để định lượng) có độ lặp lại thấp với các nền mẫu khác nhau, do

đó thường chỉ dùng để định tính [1, 2]

1.7 Phương pháp điện di mao quản sử dụng detector đo độ dẫn không tiếp xúc (CE - C4D)

Trong phương pháp điện di mao quản, detector đo độ dẫn là một trong những loại detector rất được chú ý, tuy có độ nhạy thấp hơn so với hai kĩ thuật điện hóa khác nhưng lại có ưu điểm là detector đa năng có thể dùng cho rất nhiều loại chất phân tích khác nhau Detector này có thể thu nhỏ, thuận lợi khi kết hợp với các mao quản có đường kính hẹp, thậm chí với các microchip mà không ảnh hưởng đến độ nhạy và các tính chất khác của detector

Cảm biến đo độ dẫn không tiếp xúc (C4D) với thiết kế hai điện cực đồng trục xuất hiện lần đầu trên thế giới vào năm 1998 Dựa trên thiết kế này, năm 2002 nhóm nghiên cứu của GS Peter Hauser (khoa Hóa, trường đại học Basel, Thụy Sỹ) đã phát triển thành công dòng sản phẩm C4D với nguồn điện thế kích thích xoay chiều cao (HV-C4D, 200V) Hãng điện tử eDAQ của Úc sau đó đã phối hợp cùng nhóm nghiên cứu của GS.Peter Hauser để phát triển dòng sản phẩm C4D thương phẩm dựa trên nghiên cứu này [1]

Nguyên lý hoạt động của C4D được minh họa trong hình 1.6

Định dạng
Số trang	71
Dung lượng	1,9 MB