Tổng hợp vật liệu mip chọn lọc cho rhodamine và sudan ii, ứng dụng phân tích mẫu thực phẩm

Những nghiên cứu đạt được trong đề tài này ẽ ướcđầu chuẩn ị cho việc ứng dụng v t liệu MIP để phân tích tính chọn lọc hợp ch t Rh B, Sudan II góp phần kiểm o t, đ nh gi hàm lượng của chú

BỘ CÔNG THƯƠNG TRƯỜNG ĐẠI HỌC CÔNG NGHIỆP TP.HCM

Công trình được hoàn thành tại phòng thí nghiệm Khoa Công nghệ Hóa học Trường Đại học Công nghiệp TP Hồ Chí Minh và tại Trung tâm Dịch vụ Phân tích Thí nghiệm TP Hồ Chí Minh (CASE)

Người hướng dẫn khoa học: TS Nguyễn Văn Trọng

Người ph n iện :

(Ghi rõ họ, tên, học hàm, học vị và chữ ký) Người ph n iện 2:

(Ghi rõ họ, tên, học hàm, học vị và chữ ký) u n văn thạc được o vệ tại H i đồng ch m o vệ u n văn thạc Trường Đại học Công nghiệp thành ph Hồ Chí Minh ngày th ng năm

Thành phần H i đồng đ nh gi lu n văn thạc gồm:

2

3

4

5

(Ghi rõ họ, tên, học hàm, học vị của Hội đồng chấm bảo vệ luận văn thạc sĩ)

NHIỆM VỤ LUẬN VĂN THẠC SĨ

Họ tên học viên: NGUYỄN MINH TÚ MSHV: 700074

Ngày 27 th ng 03 năm inh 984 Nơi inh: TpHCM

Chuyên ngành: Hóa phân tích Mã chuyên ngành: 60440 8

I TÊN ĐỀ TÀI:

Tổng hợp v t liệu MIP chọn lọc cho Rhodamine B và Sudan II, ứng dụng phân tíchmẫu thực phẩm

NHIỆM VỤ VÀ NỘI DUNG:

Tổng hợp v t liệu MIP cho Rhodamine B, Sudan II

Kh o t c c yếu t nh hưởng qu trình tổng hợp v t liệu MIP

Kh o t đường cong h p phụ đẳng nhiệt angmuir cho v t liệu MIP của Rhodamine

B, Sudan II

Ứng dụng v t liệu MIP phân tích mẫu thực phẩm

II NGÀY GIAO NHIỆM VỤ: 4/06/20 9

III NGÀY HOÀN THÀNH NHIỆM VỤ: Theo đơn o vệ

IV NGƯỜI HƯỚNG DẪN KHOA HỌC: TS Nguyễn Văn Trọng

Tp Hồ Chí Minh, ngày 31 tháng 12 năm 2019

NGƯỜI HƯỚNG DẪN CHỦ NHIỆM BỘ MÔN ĐÀO TẠO

LỜI CẢM ƠN

Con đường đến với khoa học ao giờ cũng là con đường có lắm khó khăn và chônggai, và để có thể vượt qua hết chặng đường dài của gần a năm cao học, đó không chỉ

từ kết qu đến từ ự nỗ lực của c nhân tôi mà còn là thành qu có được nhờ ự giúp

ức của gia đình, người thân, thầy cô, ạn è và đồng nghiệp Vì vây, trước khi côngnhững kết qu này tôi mu n dành lời c m ơn chân thành nh t đến với t t c nhữngngười mà tôi yêu thương và kính trọng nh t

Đầu tiên, cho phép tôi gửi lời c m ơn đến gia đình, nơi inh ra, nuôi dạy tôi trưởngthành C m ơn a mẹ đã nâng đỡ dìu dắt, lắng nghe và ủng h tôi u t thời gian qua.Tôi xin chân thành c m ơn thầy TS Nguyễn Văn Trọng đã chỉ o t n tình trong quãngthời gian thực hiện lu n văn Tôi đã học hỏi nhiều điều ở thầy c về kiến thức, kinhnghiệm và uy lu n trong nghiên cứu khoa học cũng như trong cu c ng

Tôi xin được gửi lời c m ơn đến quý Thầy Cô trong Khoa Công nghệ Hóa học TrườngĐại học Công nghiệp TPHCM đã chỉ dạy và truyền đạt kiến thức cho tôi trong u tthời gian học t p

Tôi xin c m ơn an gi m đ c Trung tâm Dịch vụ Phân tích Thí nghiệm TPHCM, c canh chị đồng nghiệp và t p thể phòng phân tích ắc ký đã tạo điều kiện t t nh t để tôi

có thể thực hiện đề tài

Sau cùng, tôi xin gửi lời c m ơn đến ạn è những người luôn ên cạnh hỗ trợ, đ ng viêntôi những lúc khó khăn nh t Xin trân trọng c m ơn t t c mọi người! Những kết qu này dùkhông lớn lao nhưng nếu không có ự hỗ trợ của mọi người tôi khó có thể hoàn thành!

TÓM TẮT LUẬN VĂN THẠC SĨ

Tổng hợp thành công v t liệu MIP chọn lọc cho Rhodamine B (Rh B) và MIP chọnlọc cho Sudan II Đ i với v t liệu MIP_Rh B được tổng hợp ằng ph n ứng đồngtrùng hợp giữa acrylamide (AM) và ethylenglycoldimethacrylate (EGDMA), còn vớiMIP_Sudan II được tổng hợp ằng ph n ứng đồng trùng hợp giữa methacryclic acid(MAA) và ethylenglycoldimethacrylate (EGDMA) C hai v t liệu MIP_Rh B vàMIP_Sudan II đều dùng với ch t khơi mào azo i i o utyronitrile (AIBN) và đã được

t i ưu hóa điều kiện tổng hợp v t liệu Đ chọn lọc của v t liệu MIP_Rh B đ i với

Rh B là 92,03%, cao hơn o với tính chọn lọc trên phẩm màu Rh 6G là 57,4%, Sudan

I là 6,55%, Sudan II là 3,36% Đ chọn lọc của v t liệu MIP_Sudan II đ i với Sudan

II là 86,67%, cao hơn o với tính chọn lọc trên phẩm màu Sudan I là 45,44%, Rh 6G

là 8, %, Rh B là 6,7 % V t liệu MIP_Rh B đã kh o t và xây dựng phương trìnhđường cong h p phụ đẳng nhiệt angmuir: y = ,82 7ln(x) + 2,8449 với R2= 0,9832.Dung lượng h p phụ cực đại đạt 8,96 mg/g v t liệu Tương tự với MIP_Sudan II cóphương trình đường cong h p phụ đẳng nhiệt angmuir: y = ,5075ln(x) + 4, 54với R2= 0,9888 Dung lượng h p phụ cực đại đạt 8,905 mg/g v t liệu Ứng dụng v tliệu MIP ở trên đã xây dựng thành công qui trình phân tích RhB và Sudan II trên nềnmẫu thực phẩm Hiệu u t thu hồi đạt được từ 8 ,8%-95,6% với Rh B, hiệu u t thuhồi đạt được từ 90,30%-96, % với Sudan II Giới hạn ph t hiện ( OD) và giới hạnđịnh lượng ( OQ) lần lượt là 0 µg/ và 33 µg/ cho c Rh B và Sudan II

Từ khóa: Rhodamine B, Sudan II, Polymer in d u phân tử, acrylamide,ethylenglycoldimethacrylate, azo i i o utyronitrile

Succe fully ynthe ized elected material MIP for Rhodamine B (Rh B) and MIPfor Sudan II MIP_Rh B material were ynthe ized y the polymerization reactionetween acrylamide (AM) and ethylenglycoldimethacrylate (EGDMA), whileMIP_Sudan II wa ynthe ized y the polymerization reaction etween methacryclicacid (MAA) and ethylenglycoldimethacrylate (EGDMA) Both MIP_Rh B andMIP_Sudan II material are u ed with azo i i o utyronitrile initiator (AIBN) andhave een optimized for material ynthe i The election of MIP_Rh B for Rh B i92.03%, higher than the electivity on Rh 6G i 57.4%, Sudan I i 6.55%, Sudan II i3.36% The election of MIP_Sudan II for Sudan II i 86.67%, higher than theelectivity on Sudan I i 45.44%, Rh 6G i 8 %, Rh B i 6.7 % Material MIP_Rh

B ha inve tigated and formulated the equili rium ad orption curve equationangmuir: y = 82 7ln(x) + 2.8449 with R2 = 0.9832 The maximum ad orptioncapacity reache 8.96mg/g Similar to MIP_Sudan II ha the angmuir i othermal

ad orption curve equation: y = 5075ln(x) + 4 54 with R2 = 0.9888 Themaximum ad orption capacity reache 8.905mg/g The a ove MIP materialapplication ha ucce fully developed the Rh B and Sudan II analy i procedure on

a food ample a i The recovery efficiency i from 8 8%-95.6% with Rh B, therecovery efficiency i from 90.30%-96 % with Sudan II The detection limit( OD) and the quantitative limit ( OQ) are 0 µg / and 33 µg / , re pectively foroth Rh B and Sudan II

Keyword : Rhodamine B, Sudan II, Molecularly Imprinted Polymer , acrylamide,ethylenglycoldimethacrylate, azo i i o utyronitrile

LỜI CAM ĐOAN

Tôi tên Nguyễn Minh Tú là học viên cao học chuyên ngành Hóa Phân Tích, lớpCHHPT7A của trường Đại học Công Nghiệp Thành ph Hồ Chí Minh

Tôi cam đoan rằng:

Những kết qu nghiên cứu được trình ày trong lu n văn là công trình của riêng tôi

và gi ng viên hướng dẫn TS Nguyễn Văn Trọng, Khoa Công nghệ Hóa học, TrườngĐại học Công nghiệp Thành ph Hồ Chí Minh

Những kết qu nghiên cứu của c c t c gi kh c và c c liệu được ử dụng trong

lu n văn đều có trích dẫn đầy đủ

Tôi xin chịu hoàn toàn tr ch nhiệm về nghiên cứu của mình

Học viên

Nguyễn Minh Tú

MỤC LỤC

ỜI CẢM ƠN i

TÓM TẮT UẬN VĂN THẠC SĨ ii

ABSTRACT iii

ỜI CAM ĐOAN iv

MỤC ỤC v

DANH MỤC HÌNH ẢNH viii

DANH MỤC BẢNG BIỂU x

DANH MỤC TỪ VIẾT TẮT xii

MỞ ĐẦU

Đặt v n đề

2 Mục tiêu nghiên cứu 2

3 Đ i tượng và phạm vi nghiên cứu 2

4 C ch tiếp c n và phương ph p nghiên cứu 2

5 Ý ngh a thực tiễn của đề tài 3

CHƯƠNG TỔNG QUAN 4

Tổng quan về MIP 4

ịch ử nghiên cứu và ph t triển 4

.2 Giới thiệu về MIP 5

.3 Nguyên tắc tổng hợp 7

.4 Phân loại 8

.5 C c phương ph p polymer 9

.6 C c yếu t nh hưởng qu trình tổng hợp v t liệu MIP

.3 Giới thiệu về Rhodamine B 22

.3.2 Giới thiệu về Sudan 24

.4 C c phương ph p x c định Rhodamine B, Sudan II 27

.4 Phương ph p quang phổ UV - Vi 27

.4.2 Phương ph p ắc ký lỏng (HP C) 29

.5 Giới thiệu về phương ph p h p phụ 3

.5 H p phụ trong môi trường nước 3

.5.2 Đ ng học qu trình h p phụ 32

.5.3 Cân ằng h p phụ 32

.5.4 Phương trình h p phụ đẳng nhiệt angmuir 33

CHƯƠNG 2 THỰC NGHIỆM 36

2 Thiết ị, dụng cụ, hóa ch t 36

2 Thiết ị 36

2 .2 Dụng cụ 36

2 .3 Hóa ch t 37

2.2 Tổng hợp v t liệu MIP và NIP cho Rhodamine B và Sudan II 38

2.2 Tổng hợp v t liệu MIP và NIP cho Rhodamine B 38

2.2.2 Tổng hợp v t liệu MIP và NIP cho Sudan II 38

2.2.3 Xây dựng đường chuẩn ằng quang phổ UV – Vi cho Rhodamine B và Sudan II 38

2.2.4 oại ỏ phân tử mục tiêu cho v t liệu MIP của Rh B và của Sudan II 39

2.2.5 Kh o t c c yếu t nh hưởng của qu trình tổng hợp v t liệu MIP cho Rhodamine B 40

2.2.6 Kh o t c c yếu t nh hưởng của qu trình tổng hợp v t liệu MIP cho Sudan II 42

2.2.7 Đ nh gi tính ch t v t liệu MIP của Rhodamine B và MIP của Sudan II 45

2.2.8 Đ nh gi tính chọn lọc của v t liệu MIP cho Rhodamine B và MIP cho Sudan II 47

2.2.9 Kh o t kh năng h p phụ của v t liệu MIP_RhB và MIP_Sudan II 48

2.2 0 Kh o t c c yếu t nh hưởng đến kh năng h p phụ của v t liệu MIP 48

2.3 Phân tích Rhodamine B và Sudan II trong mẫu thực phẩm 49

2.3 Kh o t qui trình phân tích Rhodamine B nằng HP C 49

2.3.2 Kh o t qui trình phân tích Sudan II ằng UP C 54

CHƯƠNG 3 KẾT QUẢ VÀ THẢO UẬN 57

3 Đ nh gi tính ch t của v t liệu MIP của Rh B và MIP của Sudan II 57

3 Đ nh gi tính ch t v t liệu MIP của Rhodamine B 57

3 .2 Đ nh gi tính ch t v t liệu MIP của Sudan II 59

3 .3 Đường chuẩn ằng quang phổ UV – Vi cho Rhodamine B và Sudan II 62

3 .4 Đ nh gi hiệu u t lưu giữ của v t liệu 63

3 .5 Kh o t c c yếu t nh hưởng của qu trình tổng hợp v t liệu MIP cho Rhodamine B 64

3 .6 Kh o t c c yếu t nh hưởng của qu trình tổng hợp v t liệu MIP cho Sudan II 69

3 .7 Đ nh gi tính chọn lọc của v t liệu MIP cho Rhodamine B và MIP cho Sudan II 75

3 .8 Kh o t kh năng h p phụ của v t liệu đ i với Rh B 78

3 .9 Kh o t kh năng h p phụ Sudan II của v t liệu MIP 83

3.2 Phân tích Rhodamine B và Sudan II trong mẫu thực phẩm 88

3.2 Phân tích Rhodamine B trong mẫu thực phẩm 88

3.2.2 Phân tích Sudan II trong mẫu thực phẩm 92

KẾT UẬN VÀ KIẾN NGHỊ 97

DANH MỤC CÔNG TRÌNH ĐÃ CÔNG BỐ CỦA HỌC VIÊN 98

TÀI IỆU THAM KHẢO 99

PHỤ ỤC 03

Ý ỊCH TRÍCH NGANG CỦA HỌC VIÊN 26

DANH MỤC HÌNH ẢNH

Hình Qu trình in d u phân tử [2] 8

Hình 2 Công thức c u tạo của AM và MAA 3

Hình 3 Công thức c u tạo của EGDMA 4

Hình 4 Công thức c u tạo của AIBN 5

Hình 5 C u tạo kính hiển vi điện tử quét [ 4] 8

Hình 6 Mô hình hoạt đ ng của m y đo phổ hồng ngoại [ 5] 2

Hình 7 Công thức c u tạo của Rh B 23

Hình 8 Công thức c u tạo của Sudan I, II, III, IV 25

Hình 9 Sơ đồ c u tạo thiết ị quang phổ 28

Hình 0 Đường h p phụ đẳng nhiệt angmuir và đồ thị ự phụ thu c của C/q vào C [27] 34

Hình 2 Biểu diễn đ i xứng đỉnh của peak 50

Hình 2.2 Giới hạn ph t hiện ( OD), giới hạn định lượng ( OQ), kho ng tuyến tính và kho ng làm việc 53

Hình 3 Minh họa in d u phân tử cho Rh B 57

Hình 3.2 Phổ hồng ngoại FT – IR của v t liệu MIP_Rh B và NIP 58

Hình 3.3 Ảnh chụp SEM của v t liệu MIP cho Rh B 59

Hình 3.4 Minh họa in d u phân tử cho Sudan II 60

Hình 3.5 Phổ FT – IR của v t liệu MIP (A), v t liệu NIP (B) in d u phân tử cho Sudan II 60

Hình 3.6 Hình SEM của v t liệu NIP (A), v t liệu MIP (B), v t liệu MIP ng m Sudan II (C) 6

Hình 3.7 Đường chuẩn Rh B 62

Hình 3.8 Đồ thị đường chuẩn Sudan II 63

Hình 3.9 Biểu đồ iểu diễn hiệu u t tỉ lệ c c ch t tạo v t liệu MIP và NIP cho RhB 65

Hình 3 0 Biểu đồ iểu diễn hiệu u t tỉ lệ nhiệt đ đun v t liệu MIP và NIP cho Rh B 67

Hình 3 Biểu đồ iểu diễn hiệu u t thời gian tổng hợp v t liệu MIP và NIP cho RhB 68

Hình 3 2 Biểu đồ iểu diễn hiệu u t tỉ lệ c c ch t tạo v t liệu MIP và NIP cho Sudan II 70

Hình 3 3 Biểu đồ iểu diễn hiệu u t nhiệt đ tổng hợp của v t liệu MIP và NIP cho Sudan II 7

Hình 3 4 Biểu đồ iểu diễn hiệu u t của thời gian tổng v t liệu MIP và NIP cho

Sudan II 73

Hình 3 5 Đồ thị iểu diễn hiệu u t tỉ lệ dung môi loại ỏ Sudan II của v t liệu MIP và NIP 74

Hình 3 6 Đồ thị iểu diễn hiệu u t tỉ lệ dung môi rửa gi i của v t liệu MIP và NIP 75

Hình 3 7 Đồ thị o nh kh năng chọn lọc của vât liệu MIP Rh B 76

Hình 3 8 Đồ thị o nh kh năng chọn lọc của v t liệu MIP Sudan II 77

Hình 3 9 Đồ thị đường chuẩn Rh B 78

Hình 3.20 Sự phụ thu c hiệu u t h p phụ vào kh i lượng v t liệu MIP 79

Hình 3.2 Sự phụ thu c hiệu u t h p phụ của v t liệu MIP vào thời gian h p phụ

80

Hình 3.22 Sự phụ thu c hiệu u t h p phụ của v t liệu MIP vào nồng đ Rh B an đầu 8

Hình 3.23 Đường đẳng nhiệt h p phụ angmuir đ i với Rh B 82

Hình 3.24 Sự phụ thu c của Cc /q vào Cc đ i với Rh B 82

Hình 3.25 Sự phụ thu c t i trọng h p phụ MIP vào nồng đ Rh B an đầu 83

Hình 3.26 Đồ thị đường chuẩn Sudan II 83

Hình 3.27 Sự phụ thu c hiệu u t h p phụ vào kh i lượng v t liệu MIP 84

Hình 3.28 Sự phụ thu c hiệu u t h p phụ của v t liệu MIP vào thời gian h p phụ

85

Hình 3.29 Sự phụ thu c hiệu u t h p phụ của v t liệu MIP vào nồng đ Sudan II an đầu 86

Hình 3.30 Đường đẳng nhiệt h p phụ angmuir đ i với Sudan II 87

Hình 3.3 Sự phụ thu c của Cc /q vào Cc đ i với Sudan II 87

Hình 3.32 Sự phụ thu c t i trọng h p phụ MIP vào nồng đ Sudan II an đầu 88

Hình 3.33 Kh o t kho ng tuyến tính của chuẩn Rh B 9

Hình 3.34 Kh o t kho ng tuyến tính của Sudan II 95

DANH MỤC BẢNG BIỂU

B ng Ưu nhược điểm của c c phương ph p polymer hóa

B ng 2 M i tương quan giữa R và c c dạng mô hình 35

B ng 2 Tỉ lệ kh o t giữa Rh B:AM:EGDMA 40

B ng 2.2 Tỉ lệ kh o t giữa Sudan II:MAA:EGDMA 43

B ng 2.3 Kh o t tỉ lệ dung môi giữa Methanol và Axit formic 45

B ng 2.4 Nồng đ chuẩn Rh B 53

B ng 2.5 Nồng đ chuẩn Sudan II 56

B ng 3 Kết qu hiệu u t lưu giữ của v t liệu MIP/NIP cho Rh B 63

B ng 3.2 Kết qu hiệu u t lưu giữ của v t liệu MIP/NIP cho Sudan II 64

B ng 3.3 Kết qu hiệu u t tỉ lệ giữa Rh B: AM: EGDMA (MIP) 65

B ng 3.4 Kết qu hiệu u t tỉ lệ giữa AM: EGDMA (NIP) 65

B ng 3.5 Kết qu hiệu u t kh o t nhiệt đ của v t liệu MIP 66

B ng 3.6 Kết qu hiệu u t kh o t nhiệt đ của v t liệu NIP 66

B ng 3.7 Kết qu hiệu u t kh o t thời gian tổng hợp của v t liệu MIP 67

B ng 3.8 Kết qu hiệu u t kh o t thời gian tổng hợp của v t liệu NIP 68

B ng 3.9 Kết qu hiệu u t tỉ lệ Sudan II:MAA:EGDMA của v t liệu MIP 69

B ng 3 0 Kết qu hiệu u t tỉ lệ Sudan II:MAA:EGDMA của v t liệu NIP 70

B ng 3 Kết qu hiệu u t nhiệt đ tổng hợp của v t liệu MIP 7

B ng 3 2 Kết qu hiệu u t nhiệt đ tổng hợp của v t liệu MIP 7

B ng 3 3 Kết qu hiệu u t của thời gian tổng hợp v t liệu MIP 72

B ng 3 4 Kết qu hiệu u t của thời gian tổng hợp v t liệu NIP 72

B ng 3 5 Kết qu hiệu u t tỉ lệ dung môi loại ỏ Sudan II của v t liệu MIP 74

B ng 3 6 Kết qu hiệu u t tỉ lệ dung môi loại ỏ Sudan II của v t liệu NIP 74

B ng 3 7 Kết qu hiệu u t dung môi rửa gi i v t liệu MIP 75

B ng 3 8 Kết qu hiệu u t dung môi rửa gi i v t liệu NIP 75

B ng 3 9 Kết qu phương trình đường chuẩn 76

B ng 3.20 Kết qu hiệu u t đ chọn lọc 76

B ng 3.2 Kết qu hiệu u t đ chọn lọc 77

B ng 3.22 Kết qu thông h p phụ Rh B của v t liệu MIP 79

B ng 3.23 Ảnh hưởng kh i lượng của v t liệu MIP đến hiệu u t h p phụ Rh B 79

B ng 3.24 Ảnh hưởng của thời gian đến hiệu u t h p phụ Rhodamine B 80

B ng 3.25 Kết qu nh hưởng của nồng đ Rh B an đầu đến hiệu u t và dung lượng h p phụ của v t liệu MIP 8

B ng 3.26 Kết qu thông h p phụ Sudan II của v t liệu MIP 84

B ng 3.27 Ảnh hưởng của kh i lượng v t liệu MIP đến hiệu u t h p phụ Sudan II84

B ng 3.28 Ảnh hưởng của thời gian đến hiệu u t h p phụ Sudan II 85

B ng 3.29 Kết qu nh hưởng của nồng đ Sudan II an đầu đến hiệu u t và dung lượng h p phụ của v t liệu MIP 86

B ng 3.30 Kết qu t i ưu hóa pha đ ng 88

B ng 3.3 Kết qu t i ưu hóa t c đ dòng và nhiệt đ 89

B ng 3.32 Kết qu t i ưu hóa pH của pha đ ng 89

B ng 3.33 Kết qu liệu kh o t OD 90

B ng 3.34 Kết qu đ lặp của phương ph p 90

B ng 3.35 Kết qu đ t i lặp của phương ph p 9

B ng 3.36 Kết qu liệu phân tích trên mẫu thực phẩm 92

B ng 3.37 Kết qu t i ưu hóa pha đ ng 93

B ng 3.38 Kết qu t i ưu hóa t c đ dòng và nhiệt đ c t 93

B ng 3.39 Kết qu liệu kh o t OD 94

B ng 3.40 Kết qu đ lặp của phương ph p 94

B ng 3.4 Kết qu đ t i lặp của phương ph p 94

B ng 3.42 Kết qu liệu phân tích trên mẫu thực phẩm 96

DANH MỤC TỪ VIẾT TẮT

AIBN 2,2′-Azo i (2-methylpropionitrile)

CASE Trung tâm Dịch vụ Phân tích Thí nghiệm TPHCM

DAD (Diode array detector) Đầu dò DAD

EGDMA Ethylene glycol dimethyl acrylate

IARC International Agency for Re earch on Cancer

FT- IR (Fourrier Tran formation InfraRed) Phổ hồng ngoại

LOD ( imit of detection) Giới hạn ph t hiện

LOQ ( imit of quantitation) Giới hạn định lượng

MIP (Molecularly Imprinted Polymer ) Polyme in d u phân tử

MIT Ma achu ett In titute of Technology

NIP (Non-Imprinted Polymer) Polymer không in d u phân tử

NP- HPLC Sắc ký h p thụ pha thường

QuEChERS Quick ea y cheap effective rugged afe

SPE (Solid Pha e Extraction) Chiết pha rắn

t R Thời gian lưu (phút)

UPLC Ultra-Performance iquid Chromatography

UV – VIS Ultra Violet - Vi i le Spectro copy

MỞ ĐẦU

1 Đặt vấn đề

Trước ự ph t triển ngày càng cao của nhu cầu đời ng của con người, ngoài nhucầu ăn no mặc m thì nhu cầu ăn ngon mặc đẹp ngày càng được chú trọng và quantâm nhiều hơn ở người tiêu dùng Nắm được thị hiếu đó của người tiêu dùng c c cơ

ở chế iến thức ăn n xu t ra nhiều thực phẩm với màu ắc ặc ỡ ắt mắt và r t thuhút Đi kèm theo màu ắc ặc ỡ y là hiểm họa rủi ro tiềm ẩn đ i với ức khoẻ ngườitiêu dùng

Để n xu t ra nhiều n phẩm ắt mắt đó c c cơ ở n xu t ử dụng nhiều loạiphẩm màu công nghiệp C c phẩm màu này được mua dễ dàng và gi rẻ o với phẩmmàu tự nhiên và phẩm màu thực phẩm Trong vô vàn c c phẩm màu công nghiệpthì phẩm màu Rh B, Sudan II thường được ử dụng do có màu ắc thỏa mãn c c tiêuchí: màu ắt mắt, ặc ỡ cho c c n phẩm như hạt dưa, t ớt, ru c, tương ớt…Phẩm màu công nghiệp nói chung, Rh B, Sudan II nói riêng là đ c hại đ i với antoàn ức khoẻ con người và ị c m ử dụng trong thực phẩm Rh B, Suddan II tíchlũy trong cơ thể con người ẽ gây ra t c hại cho gan, th n, hệ inh n, hệ thần kinhcũng như gây ra ệnh ung thư [ 8]

Gần đây qua o đài liên tục ph t hiện c c cơ ở n xu t ở TPHCM ử dụng phẩmmàu công nghiệp cho gia vị, thực phẩm hoặc c c loại thu c đông y Có những thờiđiểm 80% mẫu ớt, t ớt… ị nhiễm Rh B, Sudan II ở c c tỉnh trên c nước, c iệt

có những tỉnh ị nhiễm 00%

Trước thực trạng đó thì yêu cầu về xử lý mẫu để x c định hàm lượng Rh B, Sudan IItrong mẫu thực phẩm đang được quan tâm Xử lý mẫu với dung môi MeOH au đólọc dịch chiết nhưng c ch xử lý này không loại ỏ được nền mẫu phức tạp Hayngười ta còn dùng kỹ thu t chiết pha rắn SPE, QuEChERS tuy có thể loại được m tphần nền mẫu nhưng đ chọn lọc không cao Để hạn chế c c nhược điểm của c c

Imprinted Polymer ) là kỹ thu t mới nổi thu hút được ự quan tâm của c c nhànghiên cứu ởi đ chọn lọc cao với m t nhóm hợp ch t góp phần rút ngắn thời gian

xử lý mẫu đồng thời gi m thiểu được nh hưởng của nền mẫu đặc iệt với c c nềnmẫu phức tạp

Nghiên cứu tổng hợp v t liệu MIP, đ nh gi tính chọn lọc và đặc tính của MIP đ ivới hoạt ch t Rh B, Sudan II Những nghiên cứu đạt được trong đề tài này ẽ ướcđầu chuẩn ị cho việc ứng dụng v t liệu MIP để phân tích tính chọn lọc hợp ch t Rh

B, Sudan II góp phần kiểm o t, đ nh gi hàm lượng của chúng trong thực phẩm

2 Mục tiêu nghiên cứu

Tổng hợp v t liệu MIP chọn lọc cho Rh B, Sudan II

Đ nh gi tính ch t của v t liệu

Kh o t và xây dựng đường cong h p phụ đẳng nhiệt angmuir và dung lượng của

v t liệu

Ứng dụng v t liệu MIP phân tích trên mẫu thực phẩm

3 Đối tượng và phạm vi nghiên cứu

Mẫu thực phẩm nước ngọt, iro dâu, t ớt trên thị trường TpHCM

Hai loại phẩm màu Rh B, Sudan II

Nghiên cứu tổng hợp v t liệu MIP, kh o t điều kiện tổng hợp, đ nh gi v t liệu vàứng dụng của nó được thực hiện tại PTN của Trung tâm dịch vụ phân tích thí nghiệm

TPHCM và PTN Khoa Hóa Trường Đại học Công nghiệp TPHCM (địa chỉ 02

Nguyễn Văn Thủ, P.Đakao, Q.1, Tp.HCM và Số 04 Nguyễn Văn Bảo, Q Gò Vấp)

4 Cách tiếp cận và phương pháp nghiên cứu

Tiến hành c c nghiên cứu, thực nghiệm tổng hợp v t liệu MIP cho Rh B và Sudan II,

kh o t yếu t nh hưởng qu trình tổng hợp, kh o t xây dựng phương trình đườngcong h p phụ, kh o t đặc tính và tính ch t của v t liệu, ứng dụng v t liệu cho phântích mẫu thực phẩm trên địa àn TpHCM

5 Ý nghĩa thực tiễn của đề tài

Tổng hợp thành công v t liệu MIP cho Rh B, Sudan II

Kh o t và đ nh gi thành công c c yếu t nh hưởng đến qu trình tổng hợp v tliệu

Xây dựng được đường cong h p phụ đẳng nhiệt angmuir cho v t liệu Rh B, SudanII

Xây dựng qui trình và phương ph p phân tích hai loại phẩm màu Rh B, Sudan II.Phân tích hai loại phẩm màu trên mẫu thực phẩm trên địa àn TPHCM

CHƯƠNG 1 TỔNG QUAN

1.1 Tổng quan về MIP

1.1.1 Lịch sử nghiên cứu và phát triển

Năm 940, inu Pauling đưa ra lý thuyết có tính hướng dẫn về việc chế tạo kh ng thể.Theo đó c c phân tử kh ng thể chứa c c nhóm chức linh hoạt, liên kết xung quanh c c

kh ng nguyên cần quan tâm kh c nhau, do đó có thể x c định chúng trong m t tương

t c được chế tạo đặc iệt, mà c c nhóm tương t c được ắp xếp tương ứng hoàn h ovới c c nhóm chức tìm th y trên ề mặt kh ng nguyên [ ] ý thuyết này au đó đã ị

c ỏ au những nghiên cứu làm rõ hơn về kh ng nguyên kh ng Đây là lý thuyếthữu ích và ý tưởng để kh ng nguyên có kh năng hoạt đ ng như m t phân tử mụctiêu cho việc hình thành kh ng thể đặc hiệu (vị trí liên kết) và dẫn đến kh i niệm inphân tử

Những năm 970, Wulffetal ph t triển phương ph p in dựa trên liên kết c ng hóa trị

c định của đường ci -diol thông qua e te oronate vinyl n i với c c monomer chứcnăng [2] C c phân tử mục tiêu được loại ỏ khỏi mạng polymer ằng phương ph pthủy phân V t liệu MIP tr ng (đã loại ỏ phân tử mục tiêu) cho th y đ đặc hiệu cao

đ i với c c loại đường Tuy nhiên phương ph p này có nhược điểm là khi tạo dẫn

xu t t n nhiều thời gian trước khi polymer hóa và qu trình đạt đến trạng th i cânằng ch m trong u t qu trình p dụng MIP cho việc phân t ch inh học

Mo ach và c ng ự đã đi đầu theo con đường ử dụng liên kết không c ng hóa trị đểchế tạo MIP, ằng việc ử dụng mục tiêu tự liên kết với monomer chức năng [2,3]

C c "monomer chức năng" có kh năng polymer hóa có thể kết hợp với c c mẫu

như kỹ thu t phân t ch, xúc t c và công nghệ c m iến [4,5] Do chỉ có c c tương t ckhông c ng hóa trị t c dụng đồng thời trong c hai qu trình in và p dụng MIP nên

qu trình đ ng học h p phụ thường nhanh hơn nhiều o với trong trường hợp ử dụngliên kết c ng hóa trị

Hiện nay trên thế giới có hai xu hướng ph t triển công nghệ MIP là MIP dạng hạtnano dựa trên liên kết c ng hóa trị và không c ng hóa trị MIP dạng hạt nano có tỉ lệgiữa diện tích ề mặt và thể tích t t hơn dẫn tới c c phân tử mục têu có thể dễ dàng đivào c c khuôn chọn lọc và c i thiện đ ng học t i liên kết Thêm nữa hạt MIP nano dễdàng tồn tại trong dung dịch nên dễ dàng ử dụng trong c c ứng dụng phân tích, thaythế enzyme, v n chuyển thu c và thay thế kh ng thể hay trong c m iến cũng nhưđiện di mao dẫn

MIP dạng màng được mô t đầu tiên vào năm 995 với ý tưởng kết hợp giữa côngnghệ MIP và HP C Nhóm của Pilet ky là m t trong những nhóm đầu tiên chế tạo

c m iến màng MIP ử dụng c c liên kết c ng hóa trị để ph t hiện atrazine ằngphương ph p đo đ dẫn Tuy nhiên, màng MIP dựa trên phương ph p này có i lực

th p hơn o với phương ph p c ng hóa trị do c c tương t c giữa mẫu và c cmonomer thường là liên kết hydro C c liên kết hydro thay đổi r t lớn từ r t yếu ( –2

kJ mol− ) đến r t mạnh ( 6 ,5 kJ mol− )

Tùy thu c vào c c ch t cần phân tích kh c nhau và c c yêu cầu về đ chính x c màchúng ta lựa chọn phương ph p tiếp c n phù hợp để chế tạo MIP dạng hạt hoặc màngvới c c phép đo tương ứng Ngày nay, c c nghiên cứu về công nghệ MIP vẫn đangđược tiến hành m t c ch chi tiết, âu ắc để có thể t i ưu hóa được quy trình chế tạoMIP trở nên đơn gi n, tiện lợi và có tính đặc hiệu cao

1.1.2 Giới thiệu về MIP

MIP hay “ Molecularly Imprinted Polymer ” đã dùng kh lâu để mô t ự nh n iếtphân tử ằng c ch chuyển c c phân tử thành m t mạng lưới polymer

Định ngh a hoàn chỉnh hơn về “Molecular Imprinting” là c c phân tử mục tiêu hìnhthành c c liên kết quan trọng trong v t liệu, trong v t liệu đó c c phân tử mục tiêugiúp định vị và định hướng với c c thành phần c u trúc của v t liệu theo cơ chế tựlắp r p và thông qua qu trình in d u được c định ởi m t qu trình trùng hợp, liênkết ngang, tạo tủa hay ngưng tụ mà ch t gắn kết c định vị trí tương đ i của thànhphần c u trúctrước khi loại ỏ phân tử mục tiêu [6].

MIP, c c v t liệu polyme được tạo ra ởi ự in d u có chọn lọc cao cho c c mục tiêu

cụ thể, nó đã được ự quan tâm r t lớn và đã trở thành m t v n đề nóng cho việcnghiên cứu Công nghệ in phân tử (MIT), trong c c nền mẫu phức tạp dùng c cpolyme tổng hợp có kh năng x c định t t được mục tiêu cần quan tâm V t liệu MIPđược tổng hợp ra về cơ n ao gồm phân tử mục tiêu, monome chức năng, ch tchéo, c c ch t khởi đ ng trùng hợp và c c dung môi Phương ph p in d u phân tửliên quan đến việc trùng hợp c c monome chức năng và c c ch t chéo giữa c c phân

tử và việc loại ỏ c c phân tử au đó Sự công nh n phân tử r t có thể là c ch mà c c

kh ng thể tự nhiên hoạt đ ng, kh i niệm khóa-và-chìa khóa được ph t triển ởi Emil

Fi her năm 894 và từ đó nó đã trở thành m t kh i niệm được nhắc đến nhiều nh t về

nh n dạng phân tử [7,8] Để tạo c c vị trí nh n dạng cụ thể cho m t phân tử mục tiêutrong m t polyme tổng hợp, phân tử ắt đầu định vị với c c monome chức năng,trùng hợp và liên kết chéo quanh mục tiêu, ắp xếp vị trí và đóng ăng hình học của

c c lỗ trong mạng Phương ph p này cung c p lợi ích cho nhà hóa học thực phẩm,dựa vào đó tạo ra c c v t liệu phù hợp, chọn lọc và ổn định cho nhiều loại ch t phântích Từ đó ứng dụng trong phân tích Gần đây c c v t liệu MIP được ử dụng trongnhiều l nh vực, ao gồm xúc t c, c m iến… M t phương ph p mới liên quan đến

ề mặt in, v t liệu compo ite, và kích thích ph n ứng cũng được xem xét MIP như

ch t chiết xu t trong chiết xu t pha rắn (SPE), pha tạp pha rắn (SPME), phân t n pha

u t của MIP cũng được chú ý Dựa vào kết qu trên những nghiên cứu nhằm đem lạihiệu qu ứng dụng MIP để đ m o an toàn thực phẩm [8].

V t liệu MIP trong xử lý mẫu ngày nay dùng kh phổ iến ởi nhiều tính năng ưuviệc do chúng có tính chọn lọc cao, ứng dụng trong nền mẫu phức tạp, rút ngắn thờigian, loại ỏ nh hưởng của nền mẫu và cho kết qu đạt chính x c cao [6]

Phân tử mục tiêu (template): ví như “chìa khóa” của v t liệu MIP, là ch t cần phântích Monomer chức năng (functional monomer): Kết hợp với phân tử mục tiêu tạothành phức ền, tham gia vào qu trình trùng hợp Monomer liên kết ngang(cro linker): giúp ổn định duy trì c u trúc v t liệu và giữ ổn định c u trúc liên kết

Ch t khơi mào (initiator): có vai trò xúc t c cho ph n ứng trùng hợp Tùy vào cơ chế

ph n ứng mà chọn ch t khơi mào phù hợp Qu trình in d u phân tử được thực hiệntrong dung môi Tùy vào kiểu tương t c của v t liệu MIP mà chọn lựa dung môi chophù hợp

1.1.3 Nguyên tắc tổng hợp

Phân tử mẫu (ch t phân tích) được kết hợp với c c monomer chức năng là c c phân

tử đồng thời chứa c nhóm chức có kh năng tương t c (liên kết c ng hóa trị hoặcliên kết không c ng hóa trị) và m t nhóm chức có kh năng polymer hóa (thường là

m t liên kết đôi) Sau đó qu trình polymer hóa được ắt đầu với m t lượng lớn c cphân tử liên kết chéo chứa ít nh t hai nhóm chức có kh năng polymer hóa C c phân

tử liên kết chéo này r t cần thiết để tạo ra được m t mạng lưới polymer cứng, giúpduy trì được khuôn in của ch t cần phân tích với đặc tính chọn lọc cao Cu i cùng

t ch loại c c phân tử ch t phân tích ra khỏi v t liệu MIP V t liệu MIP được tạo ra có

kh năng nh n iết m t c ch đặc hiệu dựa trên hình dạng, kích thước và c c vị trítương t c chọn lọc với phân tử mẫu trong c c khuôn in trong mạng polymer

t c c ng hóa trị và không c ng hóa trị.

1.1.4.2 Tương tác không cộng hóa trị

Trong phương ph p không c ng hóa trị, c c vị trí in d u đặc iệt được hình thành

ởi qu trình tự lắp r p của phân tử mẫu và monomer, au đó là qu trình đồng trùnghợp liên kết ngang C c tương t c phân tử in d u trong c hai qu trình in d u vàhoàn nguyên đều là c c tương t c không c ng hóa trị như liên kết ion, hydrogen…[7]

C c tương t c giữa phân tử mẫu và monomer được hình thành trong môi trường kịnước, trong môi trường phân cực ẽ ph vỡ c c tương t c m t c ch dễ dàng Sự giatăng lượng c c tương t c ràng u c trong vị trí liên kết polymer có thể làm tăng đchọn lọc của vị trí và do đó tạo ra i lực cao cho vị trí liên kết

Ngày nay phương ph p tương t c không c ng hóa trị được ử dụng r ng rãi hơn do

c ch thực hiện đơn gi n, hạn chế hình thành c c ch t gây nhiễu đến qu trìnhpolymer hóa oại ỏ phân tử mẫu dễ dàng, thường thường được kết hợp với quytrình chiết Soxhlet liên tục Đa dạng nhóm chức monomer có thể được p dụng ằngphương ph p tạo MIP theo tương t c không c ng hóa trị Đa dạng lượng c c hợp

ch t kể c c c hợp ch t inh học có kh năng tương t c không c ng hóa trị với c cmonomer chức năng [7]

1.1.5 Các phương pháp polymer

1.1.5.1 Polymer kết tủa

Dựa trên qu trình liên kết tạo ra c c polimer kết tủa au đó được t ch ra khỏi dungmôi do n ch t là kết tủa không tan trong dung môi hữu cơ Do tính ch t đặc iệtcủa qu trình này có liên kết ngang cao trong từng hạt và vì v y c c hạt không thểliên kết với nhau Kích thước hạt tạo ra ởi phương ph p này nhỏ, có thể vài microhoặc có thể là nano [8,9]

1.1.5.2 Polymer huyền phù

Qu trình trùng hợp được tiến hành kh phức tạp, ử dụng khu y cơ học để tr nmonomer hoặc hỗn hợp c c monomer trong pha lỏng chẳng hạn như nước trong cùng

lúc đó x y ra qu trình trùng hợp monomer dưới t c dụng của tia cực tím hoặc nhiệt

đ tạo nên c c mặt cầu của polymer Hạt có kích thước từ 50 - 500 µm Phụ thu cvào hình th i hạt mà ta có hai loại chính: polymer hòa tan trong monomer của nó ẽtạo nên hạt mịn, nếu polymer không hòa tan trong monomer của nó ẽ tạo nên hạt cóhình dạng x p và không đều [ 0]

1.1.5.3 Polymer khối

Phương ph p này kh đơn gi n không cần k thu t cao Tr n phân tử mẫu, c cmonomer và ch t xúc t c trong m t dung môi nh t định rồi để cho ph n ứng x y radưới t c dụng của nhiệt đ Sau khi ph n ứng ta nghiền kh i polymer và rây ở kíchthích phù hợp, thông thường kích thước kho ng vài chục micromet Gonzalez chế tạothành công v t liệu MIP tương t c không c ng hóa trị theo phương ph p tổng hợppolymer kh i [ ]

1.1.5.4 Polymer trương nở nhiều giai đoạn

Kỹ thu t này đòi hỏi m t ước làm trương nở ch t khơi mào, monomer, trong hỗnhợp trước khi ph n ứng Phương ph p này được thực hiện kh thành công ởi ChinoKagawa và c ng ự trong việc tạo v t liệu MIP với phân tử mẫu là d -chlorpheniramine Phương ph p này có thể kiểm o t và tạo hạt có kích thước mong

mu n nhưng quy trình thực hiện kh phức tạp [ 2]

1.1.5.5 Polymer bề mặt

Trên m t nền hạt có ẵn hoặc m t ề mặt dung dịch, c c monomer và phân tử mẫu ẽ

có 2 c ch ghép lên ề mặt “graft from” and “graft onto” “graft from” ngh a là chuỗipolymer được ắt đầu và lan truyền từ ề mặt “graft onto” ngh a là chuỗi polymer

h p thụ lên ề mặt hạt hoặc dung dịch [ 3] Qu trình này x y ra phức tạp nhưng tạo

ra được m t n phim mỏng được in d u

B ng Ưu nhược điểm của c c phương ph p polymer hóa

Phương pháp Thuận lợi Khó khăn

Polymer hóa

huyền phù Hạt hình cầu, làm ở quy môlớn

Nước không tương thích với

qu trình in d u, thực hiện phứctạp, ph i cần chuyên môn cao

Polymer hóa kh i Thực hiện đơn gi n, không cầnk thu t tinh vi C c qu trình nghiền rây t nnhiều thời gian và hiệu u t

gi m

Polymer hóa kết

tủa

Kích thước nhỏ, đồng nh t,năng u t cao pha loãng cao.ượng phân tử mẫu lớn, yếu tPolymer hóa ề

mặt Tạo t m phim in d u mỏng T n thời gian, hệ th ng phức tạp.Polymer hóa

trương nở nhiều

giai đoạn Kiểm o t được kích thước hạt Điều kiện ph n ứng và quytrình phức tạp.

1.1.6 Các yếu tố ảnh hưởng quá trình tổng hợp vật liệu MIP

1.1.6.1 Tối ưu hóa cấu trúc polymer

Tổng hợp v t liệu polymer in d u phân tử là qu trình hóa học kh phức tạp vì v yđòi hỏi người nghiên cứu ph i có kiến thức về cân ằng hóa học, lý thuyết phân tử,nhiệt đ ng lực học, hóa học polymer [ 0] V t liệu polymer ph i có tính cứng để đ m

o c u trúc và khoang rỗng của v t liệu au khi tr i qua qu trình loại ỏ phân tửmẫu Polymer ph i có đ đàn hồi cao để thu n lợi cho qu trình cân ằng in d u vàhoàn nguyên phân tử mẫu Hai tính ch t này mâu thuẫn với nhau; điều đó ắt u cngười nghiên cứu ph i gi m t k từng chi tiết, từng yếu t trong qu trình tổng hợpnhư tính ch t phân tử mẫu, monomer chức năng, monomer liên kết ngang, dung môitổng hợp, phương ph p trùng hợp và thời gian ph n ứng [ 0, ]

1.1.6.2 Phân tử mục tiêu (chất cần phân tích)

C c ch t phân tích đóng vai trò trung tâm và nó chỉ đạo tổ chức của c c nhóm chứcnăng tạo phức với monome chức năng trong qu trình in d u phân tử Xét về khnăng tương thích với ự trùng hợp g c tự do, c c ch t phân tích ph i lý tưởng là trơhóa học theo c c điều kiện trùng hợp, nếu ch t phân tích có thể tham gia vào c c

ph n ứng c p tiến hoặc vì t kỳ lý do nào kh c không ổn định trong điều kiện trùnghợp ph i tìm được phương ph p thay thế [ ] Ch t phân tích được chọn trong qutrình tổng hợp ph i thỏa mãn c c điều kiện ph n ứng:

Không có kh năng ức chế hoặc làm ch m ph n ứng trùng hợp của c c g c tự do

Ph i trơ trong điều kiện ph n ứng Ph i ổn định ở nhiệt đ , nh ng

Phương ph p in d u phân tử có thể p dụng cho m t loạt ch t phân tích kh c nhautuy nhiên không ph i t t c c c mẫu đều có thể p dụng trực tiếp quy trình in d uphân tử

1.1.6.3 Monomer chức năng

Monomer đóng vai trò quan trọng để tạo ra c c lỗ x p có c u trúc đặc trưng cho phân

tử ch t phân tích Với kỹ thu t in d u c ng hóa trị, ự thay đổi tỷ lệ giữa phân tử mẫu

và monomer chức năng không cần thiết vì phân tử mẫu quyết định đến monomerchức năng qua liên kết c ng hóa trị Ngược lại, kỹ thu t in d u không c ng hóa trị, tỷ

lệ giữa phân tử mẫu và monomer chức năng là r t quan trọng, thường dùng dư phân

tử mẫu [ ] Theo nguyên lý e Chatelier, phức được tạo thành trước ph n ứng trùnghợp, tăng nồng đ monomer chức năng ẽ làm tăng i lực của phức, làm tăng vị tríliên kết trong polymer in d u, dẫn đến làm tăng hệ chọn lọc trên gram polymer.Trong qu trình hình thành vị trí tương t c, monomer chức năng có vai trò liên kết

c c tương t c ở những vị trí tương t c đ nh d u Kỹ thu t in d u không hóa trị

Kh năng lưu giữ và phân gi i đồng thời hỗn hợp hai monomer ẽ t t hơn qu trình in

d u chỉ gồm m t monomer duy nh t Ái lực của MIP tăng lên nhờ vào vị trí tương

t c của hỗn hợp monomer Tuy nhiên, cần lưu ý tỷ lệ của c c monomer để đ m o

Hình 2 Công thức c u tạo của AM và MAA

1.1.6.4 Monomer liên kết ngang

Tính chọn lọc trong qu trình in d u phân tử chịu nh hưởng ởi c u trúc và hàmlượng của monomer liên kết ngang Monomer liên kết ngang có t c dụng ổn định tính

cơ học, vị trí liên kết của phân tử và kiểm o t đ rỗng của polymer Tỷ lệ khâu mạngcao để tăng tính ền vững của lỗ x p, tăng tính cơ học của v t liệu Mức đ liên kếtchéo cao cho phép duy trì tính ổn định của c u trúc 3 chiều v t liệu polymer kể c vềhình dạng và vị trí liên kết hóa học au khi loại ỏ khuôn mẫu [ , 3] Tỷ lệ liên kếtchéo thường dùng là lớn hơn 80% C c monomer liên kết ẽ tương thích với phân tử

in d u, tuy nhiên m t tong đó có thể liên kết với nhiều phân tử mẫu kh c nhau vìđóng vai trò là monomer chức năng

Nhiều monomer liên kết ngang kh c nhau như divinyl enzene, trimethylolpropranetrimethacrylate (TRIM), ethylene-glycol dimethacrylate (EGDMA), ,3-dii opropenyl enzene, N,O- i acryloyl-phenylalaninol , được ử dụng nhiều hơn c

là EGDMA [ , 3]

Hình 3 Công thức c u tạo của EGDMA

1.1.6.5 Dung môi

Thành phần đóng vai trò quan trọng trong việc tạo nên c u trúc rỗng x p của MIPchính là dung môi Dung môi còn nh hưởng mạnh đến tương t c không c ng hóa trị

và hình dạng của v t liệu mà thông qua đó là nh hưởng trực tiếp đến hiệu năng của

v t liệu [ 0, ] Dung môi có kh năng hòa tan t t phân tử mẫu, monomer chức năng

và liên kết ngang Đ phân cực dung môi tương đ i th p để gi m ự nhiễu trong qutrình tạo phức giữa phân tử mẫu và monomer Dung môi ph i tạo ra những lỗ rỗng để

đ m o t c đ dòng ch y của polymer

Dung môi có đ hòa tan th p ẽ ớm ị t ch pha và có khuynh hướng hình thành nên

lỗ r ng lớn nên diện tích ề mặt của v t liệu ẽ th p Ngược lại, dung môi có đ hòatan cao và t ch pha trễ ẽ có xu hướng hình thành nên hạt có kích thước nhỏ và cũngđồng ngh a với việc diện tích ề mặt v t liệu ẽ lớn [ 0, , 3] Tuy nhiên tính ch tchọn lọc của v t liệu lại không phụ thu c nhiều vào tính ch t lỗ rỗng Kh năng in

d u phân tử gi m khi tăng đ phân cực của dung môi, ự quan t tương t c của phân

tử mẫu và monomer dễ hơn trong dung môi phân cực như methanol, nước Tăng thểtích của dung môi là tăng thể tích của lỗ rỗng Thông thường những dung môi khôngphân cực có kh năng làm ổn định liên kết hydrogen, những dung môi không phâncực hay dùng như toluene, dichloromethane, chloroform, acetonitrile, tetrahydrofuran[ 2]

ph n ứng trùng hợp) Tùy vào ph n ứng trùng hợp mà chọn ch t khơi mào cho phùhợp như ch t khơi mào g c tự do, cation, anion…) T c đ và c ch thức phân hủy

ch t khơi mào để tạo thành g c tự do có thể được kích hoạt và kiểm o t ằng nhiều

c ch như nhiệt đ , nh ng, điện hóa [ ] Ví dụ, ch t khơi mào AIBN ị phân hủynhanh chóng dưới điều kiện tia UV hoặc nhiệt đ để tạo ra c c cac on c cao có thểlàm tăng t c đ trùng hợp c c nhóm vinyl AIBN là ch t khơi mào cho ph n ứngtrùng hợp methylmethacrylate trong điều kiện nhiệt hoặc quang hóa tạo polymer.Khí oxi làm ch m qu trình trùng hợp g c tự do, nên để tăng t c đ ph n ứng trùnghợp, đ m o kh năng lặp lại t t của qu trình polymer hóa việc loại ỏ oxi hòa tan( ục khí trơ, đ nh iêu âm) trong hỗn hợp monomer là điều cần thiết trước khi tăngmạch M t ch t khơi nào họ azo và peroxide thường dùng trong in d u không hóatrị như azo i dimethylvaleronitrile, enzoylperoxide, enzyl dimethylacetal…trong

đó AIBN thường được ử dụng [ ]

Hình 4 Công thức c u tạo của AIBN

1.1.6.7 Điều kiện polymer

Nhiệt đ ph n ứng là yếu t quan trọng trong m t ph n ứng polymer hóa Nhiệt đ

qu cao hay qu th p đều nh hưởng đến qu trình tổng hợp Nhiều nghiên cứu đã chỉ

ra rằng việc trùng hợp MIP ở nhiệt đ th p tạo ra c c polymer có đ chọn lọc cao hơn

o với c c polymer được tạo ra ở nhiệt đ cao [ , 2] Thông thường nhiệt đ trùnghợp là 60oC Sự khởi đầu của ph n ứng trùng hợp là qu nhanh do v y r t khó kiểm

o t khi ph n ứng x y ra nhiệt đ cao để cho qu trình polymer hóa lặp lại t t Thêmvào đó nhiệt đ tương đ i cao làm tăng kh năng va chạm, nh hưởng tiêu cực đến ự

ổn định của hỗn hợp phức, gi m đ t i lặp của kh i polymer Nhiệt đ th p ẽ kéo dài

liên kết hydrogen thì qu trình polymer hóa x y ra ở nhiệt đ th p hơn và ch t khơimào hoạt đ ng hiệu qu [ , 2, 3].

1.1.6.8 Tỉ lệ chất phân tích:monomer chức năng:monomer liên kết ngang

Đặc tính MIP phụ thu c vào tỉ lệ mol của phân tử mẫu và monomer Về mặt lý thuyết

tỉ lệ mol phân tử mẫu : monomer chức năng cao ít tạo ra phức t i ưu do không đủmonomer chức năng và ngược lại tỉ lệ này th p gây ra ràng u c về chọn lọc [ ]

1.2 Tổng quan về các kỹ thuật xác định tính chất vật liệu

1.2.1 Kính hiển vi điện tử quét SEM

1.2.1.1 Giới thiệu

Kính hiển vi điện tử quét (SEM) là m t loại kính hiển vi điện tử có thể tạo ra nh với

đ phân gi i cao của ề mặt v t liệu ằng c ch ử dụng m t chùm điện tử (chùm c celectron) hẹp quét trên ề mặt mẫu [ 4] Việc tạo nh của mẫu v t được thực hiệnthông qua việc ghi nh n và phân tích c c ức xạ ph t ra từ tương t c của chùm điện

tử với ề mặt mẫu v t Đặc trưng của SEM là c c thông : đ phóng đại M, đ phân

gi i d và điện p gia t c U

Bề mặt v t rắn khi xét đến kích thước nguyên tử th t ự là m t lớp thưa và x p gồm

c c nguyên tử liên kết với nhau chặt chẽ nhưng lại có kho ng c ch với nhau kho ng0,3 – 0,4nm Nguyên tử gồm m t hạt nhân nhỏ mang điện tích dương và c c điện tử

t p trung lại như đ m mây ao quanh hạt nhân Tùy vào nguyên tử kích thucow c u

đ m mây diện tử vào kho ng 0,0 nm nhỏ hơn r t nhiều o với kho ng c ch 2 nguyên

tử trong v t rắn Vì v y, khi chiếu chùm điện tử vào ề mặt v t rắn, điện tử nhưnhững viên đạn va chạm với điện tử của nguyên tử và hạt nhân Không chỉ c c điện

tử này chỉ va chạm với c c điện tử trên ề mặt mà còn đi âu vào trong va chạm với

c c nguyên tử ở lớp dưới Khi điện thế tăng t c cho điện tử vào kho ng 5kV đến

Từ lớp có ề dày kho ng 0,5nm có c c điện tử năng lượng th p, kho ng dưới vàichục eV tho t ra, đây là m t phần của c c điện tử inh ra do điện tử va chạm với lớp

vỏ điện tử của c c nguyên tử ị ắn ph C c điện tử có năng lượng nhỏ vào cỡ nàyđược gọi là điện tử thứ c p Chúng có thể inh ra ở c c lớp dưới, ở âu hơn nănglượng th p ẽ ị h p thụ không tho t ra khỏi ề mặt được, chỉ có từ lớp r t mỏng cỡ0,5nm mới tho t ra được [ 4]

Từ lớp có ề dày lớn hơn, kho ng 0nm có c c điện tử năng lượng cao, x p xỉ nănglượng điện tử tới, tho t ra khỏi ề mặt, người ta gọi đây là nhứng điện tử t n xạngược vì gi ng như điện tử ị quay ngược trở lại au khi đi vào v t rắn

Từ trong c thể tích phần mẫu xét an đầu có thể có tia X tho t ra khỏi ề mặt Tia Xinh ra do điện tử tói va chạm làm t điện tử ở c c lớp vỏ điện tử gần t hạt nhân.Khi điện tử ở lớp trong ị t ra ngoài, điện tử ngoài lại nh y vào trong để l p đầy lỗ

tr ng và qu trình này ph t inh ra tia X Tia X là óng điện tử, dễ đi vào trong v trắn hơn là điện tử

Vị trí chiếu c c tia điện tử lên v t liêu không chỉ có tia X mà còn có thể có tia hồngngoại, nh ng, c c loại điện tử kh c Điều cơ n ở đây là mỗi m t loại tia, điện tửmang m t thông tin nh t định về ề mặt nghiên cứu nơi điện tử chiếu vào

1.2.1.2 Cấu tạo

C u tạo chính của SEM gồm c t kính ( úng điện tử, tụ kính, v t kính), uồng mẫu vàđầu dò tín hiệu điện tử C t kính có chân không cao, p u t 0-5- 0-6 Torr đ i vớiSEM thông thường và 0-8- 0-9 Torr đ i với SEM có đ phân gi i cao (FE-SEM) Buồng mẫu có thể nằm ở hai chế đ chân không cao hoặc th p Hệ th ng ơm chânkhông, hệ th ng điện, điện tử, hệ th ng điều khiển và xử lý tín hiệu là những

ph n đ m o cho ự làm việc liên tục của SEM [ 4]

Hình 5 C u tạo kính hiển vi điện tử quét [ 4]

1.2.1.3 Nguyên lý hoạt động

Nguyên tắc hoạt đ ng của m t kính hiển vi điện tử hiên đại như au, ở c t kính có

m t úng điện tử ph t ra chùm điện tử được tăng t c ởi hiệu điện thế cỡ 5kV – 30kV

đê chiếu thẳng vào ề mặt mẫu Trên đường đi người ta dùng hai th u kính điện từ để

t p trung chùm điện tử về m t điểm r t nhỏ trên ề mặt mẫu, đường kính điển nàychỉ kho ng 5nm – 0nm M t ph n r t quan trọng là ph t quét tạo ra nhữngđiện thế răng cưa dẫn đến c c cu n dây, điều khiển tia điện tử lần lượt quét lên ềmặt mẫu, lần lượt từng hàng, diện tích quét là m t hình vuông có cạnh là d, có thểthay đổi được B ph t quét này đồng thời điều khiển tia điện tử ở đèn hình ( ng quétđiện tử CRT) quét trên màn hình, diện tích quét lớn hơn, đó làn hình vuông cạnh D,chiếm gần c màn hình Vì cùng do m t ph t quét điều khiển nên việc quét tiađiện tử trên mẫu r t đồng với việc quét tia điện tử trên màn hình Để tạo ra nhphóng đại, người ta trí Detector để thu tín hiệu từ mẫu ph t ra, ví dụ Detector thuđiện tử thú c p, điện tử này tho t ra nhiều hay ít phụ thu c lớn và mẫu (chỗ tia điện

tử chiếu vào), đặc iệt là đ lồi lõm, chỗ lồi điện tử thứ c p ph t ra nhiều hơn chỗlõm Khuyếch đại dòng điện tử thu được từ Detector rồi dùng dòng điện này làm thay

quét m t diện tích d, tia điện tử quét trên màn hình diện tích D (điều khiển đ ngtrên màn hình) nên đ phóng đại K = D/d.

Người ta thay đỏi diện tích quét d trên mẫu để thay đổi đ phóng đại (D giữ nguyên)

Ưu điểm của kính hiên vi điện tử quét có thể kể đến như:

àm mẫu dễ dàng, không ph i c t thành từng l t mỏng, trực tiếp đưa ề mặt mẫu ghồghề vào vẫn có thể được hình nh rõ nét

Tạo nh phóng đại ằng phương ph p quét, không dùng phóng đại ằng th u kínhnhư kính hiển vi quang học, hoặc kính hiển vi điện tử truyền qua, do đó ề mặt mẫu

có chỗ cao, chỗ th p kh c nhau, nh có được vẫn rõ nét, hay có chiều âu t t

Có thể chụp nhiều kiểu nh cùng m t mẫu, mỗi kiểu nh cho iết m t đặc tính củamẫu

1.2.2 Phổ hồng ngoại IR

1.2.2.1 Giới thiệu về phổ hồng ngoại IR

Bức xạ hồng ngoại là vùng ức xạ nằm giữa vùng nh ng th y được và vi óng.Bức xạ hồng ngoại có tần trong kho ng 430 THz – 300 GHz thường được h p thụ

ởi phân tử c c hợp ch t hữu cơ và chuyển thành năng lượng dao đ ng phân tử Sự

h p thụ này được lượng tử hóa tạo thành m t dãy phổ dao đ ng phân tử Trongnghiên cứu c u trúc c c hợp ch t hữu cơ thường chỉ ử dùng vùng phổ có óng từ

4000 đến 400 cm- Tần hay ước óng h p thụ phụ thu c vào kh i lượng của c cnguyên tử, c c liên kết và c u trúc của phân tử Vị trí c c mũi h p thụ trong phổ hồngngoại thường được iểu diễn dưới dạng óng (ν) với đơn vị được ử dụng hiện nay

là cm- Bước óng (λ) trước đây thường ử dụng đơn vị là micromet (μm = 0-6 m).

S óng là nghịch đ o của ước óng: cm- = 04/μm [ 5]

Cường đ của c c mũi h p thụ có thể được iểu diễn ằng hệ truyền qua(tra mittance, T) hoặc h p thụ (a or ance, A) Sự liên hệ giữa hai đơn vị này thểhiện qua iểu thức: A = log 0 ( /T) Cường đ c c mũi h p thụ thường được miêu t

là mạnh (m), trung ình (t), yếu (y) Do v y, phổ hồng ngoại của hợp ch t hữu cơ cóhình dạng ngược o với c c phổ thông thường như ắc ký Trong đó, trục tung thểhiện cường đ h p thụ của c c mũi phổ, trục hoành là vị trí c c mũi h p thụ đượciểu diễn dưới dạng óng (cm- ) [ 5]

1.2.2.2 Thiết bị đo phổ hồng ngoại IR

Thiết ị đo phổ hồng ngoại (phổ kế hồng ngoại) gồm c c loại: phổ kế hồng ngoại m tchùm tia dùng kính lọc, phổ kế hồng ngoại hai chùm tia t n ắc và phổ kế hồng ngoạiiến đổi Fourier (FT–IR) Trong đó phổ kế hồng ngoại iến đổi Fourier là loại phổ kếhiện đại và đang được dùng phổ iến

Nguồn ng đi qua giao thoa kế Michel on gồm gương phẳng di đ ng M , m tgương c định M2 và m t t m kính phân t ch nh ng S Ánh ng từ nguồn chiếuvào t m kính S t ch làm hai phần ằng nhau, m t phần chiếu vào gương M và m tphần kh c chiếu vào gương M2, au đó ph n xạ trở lại qua kính S, m t nửa trở vềnguồn, còn m t nửa chiếu qua mẫu đi đến detectơ Do gương M di đ ng làm chođoạn đường của tia ng đi đến gương M rồi quay trở lại có đ dài lớn hơn đoạnđường tia ng đi đến gương M2 rồi quay trở lại và được gọi là ự trễ Do ự trễ này

đã làm nh ng au khi qua giao thoa kế iến đổi từ tần cao xu ng tần th p.Sau đó nh ng qua mẫu ị h p thụ m t phần rồi đi đến detectơ, nhờ kỹ thu t iếnđổi Fourier nh n được m t phổ hồng ngoại [ 5]

Hình 6 Mô hình hoạt đ ng của m y đo phổ hồng ngoại [ 5]

1.2.2.3 Xác định các nhóm chức dựa vào phổ hồng ngoại

Để x c định c c nhóm định chức dựa vào phổ hồng ngoại, thông thường ử dụngphương ph p 5 vùng như au [ 5]

Vùng : 3700–3200 cm- gồm c c nhóm chức: ancol O-H; amit/amin N-H; ankin đầumạch ≡C-H

Vùng 2: 3200–2700 cm- gồm c c nhóm chức: ankyl C-H (mũi < 3000 cm- ); arylhoặc vinyl C-H (mũi > 3000 cm- ); anđehit C-H; axit cac oxylic O-H

Ancol và Amin: Do có liên kết hiđro nên tín hiệu phổ của nhóm O-H và N-H có dạngmũi ầu.

Axit cac oxylic: Cần có hai tín hiệu phổ: m t mũi O-H tại vùng 2 và m t mũi C=Otại vùng 4

Anđehit: Có có hai tín hiệu phổ của C-H p2 giữa ~ 2900 và 2700 cm- ở vùng 2; và

m t mũi C=O tại vùng 4

Ankin: Có thể phân iệt dựa vào công thức phân tử

Cac onyl: Thông thường là mũi có cường đ mạnh nh t trong phổ hồng ngoại

Vòng Benzen: Ph i có m t mũi phổ tại ~ 600 cm- và m t mũi kh c tại ~ 500 cm- ;

M t mũi C-H p2tại vùng 2 [ 5]

1.3 Giới thiệu về Rhodamine và Sudan

1.3.1 Giới thiệu về Rhodamine B

Rh là m t hợp ch t hóa học, là m t thành phần của phẩm màu công nghiệp, chủ yếuđược dùng để nhu m len, lụa và dùng làm la er công u t màu Ngoài ra chúng cònđược dúng để nhu m tế ào trong công nghệ inh học Nhìn chung c c thu c nhu mRhodamine tan nhiều trong nước, ethanol, methanol, cho màu ắc tươi ng h p dẫnnên người ta dùng để nhu m màu thực phẩm, v i ợi,… điều này không đ m o antoàn cho người ử dụng [ 7, 8]

Họ Rh gồm nhiều ch t, thông dụng nh t là Rh B, Rh 6G, Rh 23, Rh Red,Tetramethyl Rh, NHS-Rh,…[35]

1.3.1.1 Công thức cấu tạo và tính chất hóa lý của Rhodamine B

Danh ph p IUPAC là [9-(2-car diethylammonium chloride Công thức phân tử là C28H3 ClN2O3 Phân tử kh i là479,02g/mol

oxyphenyl)-6-diethylamino-3-xanthenylidene]-Hình 7 Công thức c u tạo của Rh B

Rh B là những tinh thể màu t i có nh xanh hay ở dạng t màu nâu đỏ Nhiệt đnóng ch y kho ng từ 2 0oC đến 2 oC Rh B là m t thu c nhu m lưỡng tính, đ c hại,tan t t trong methanol, ethanol, nước (kho ng 50g/l) Đ hòa tan trong 00gam dungmôi: nước 0,78gam (26oC), rượu etylic ,74gam Dung dịch nước và rượu etylic cómàu đỏ nh xanh nhạt ph t huỳnh quang màu đỏ mạnh, đặc iệt rõ trong c c dungdịch loãng Dung dịch Rh trong nước h p thụ cực đại với nh ng có ước óng λ =

5 7nm và 554nm pH của dung dịch từ ,5 – 2,5 [ 7-22]

1.3.1.2 Tính chất sinh học của Rhodamine B

Rh B gây đ c c p và mãn tính Qua tiếp xúc, nó gây dị ứng hoặc làm mẩn ngứa da,mắt, Qua đường hô h p, nó gây ho, ngứa cổ, khó thở, đau ngực Qua đường tiêuhóa, nó gây nôn mửa, có hại cho gan và th n Nếu tích tụ dần trong cơ thể nó gâynhiều t c hại đ i với gan, th n, hệ inh n, hệ thần kinh cũng như có thể gây ung thư[20] Thực nghiệm trên chu t cho th y Rh B gây ung thư với liều lượng 89,5mg/kgqua đường u ng hoặc tiêm vào t nh mạch, khi Rh B đi vào cơ thể có thể chuyển hóathành amin thơm tương ứng có phần đ c hại hơn loại Rh B thường, gây ung thư và

ph t triển kh i u dạ dầy, tại đây Rh B và dẫn xu t của nó ẽ t c đ ng mạnh mẽ đến

c c qu trình inh hóa của tế ào gây ung thư gan, vì gan là cơ quan tạng đầu tiên lọc

ch t Rh B M t thực nghiệm kh c cho th y Rh B t c đ ng ph vỡ c u trúc ADN

1.3.1.3 Ứng dụng của Rhodamine B

Rh B thường được ử dụng như m t thu c nhu m tracer trong nước để x c định t c

đ và hướng của dòng ch y v n chuyển

Được ử dụng r ng rãi trong c c ứng dụng công nghệ inh học như kính hiển vihuỳnh quang, đếm tế ào dòng ch y, quang phổ huỳnh quang

Rh B đang được thử nghiệm để ử dụng như m t io maker trong vacxin ệnh dạicho đ ng v t hoang dã, như g u trúc, để x c định đ ng v t hoang dã đã có thu cphòng ngừa ằng c ch cho Rh B vào râu và răng của đ ng v t

Nó cũng được tr n vào thu c diệt cỏ Ngoài ra Rh B còn được ử dụng để tạo màu

và nhu m màu trong công nghiệp ợi, nhu m màu trong phòng thí nghiệm, để xétnghiệm tế ào do tính ền màu

Rh B được ử dụng trong inh học như là m t thu c nhu m huỳnh quang T n dụngđặc tính ph t quang của Rh B, người ta dùng chúng để giúp kiểm o t lượng thu c

o vệ thực v t phun lên cây ớt, cây l y dầu, Rh B có thể th m vào ớt nếu dính dầutrong m y ép ớt, phơi ớt trên àn được ơn cũng có thể gây lây nhiễm ch t nhu mtrên Ủy an Gia vị còn khuyến c o không đựng c c túi cói nhu m màu do nghi ngại

ch t nhu m có thể thẩm l u vào n phẩm Mặt kh c con đường thâm nh p hóa ch tnày vào c c n phẩm cây trồng hầu như không ai để ý đến từ trước đến nay và nh t

là chúng lại diễn ra ở nhiều nước đang ph t triển Ngoài ra, không chỉ với ớt t hay

c c ch t gia vị nói chung, ch t tạo mầu Rh B có nguy cơ xu t hiện trong hầu hết c c

n phẩm lương thực, thực phẩm đi từ cây trồng có dùng phân ón hóa học [22]

1.3.2 Giới thiệu về Sudan

Sudan là ch t nhu m màu tổng hợp azo tan trong dầu C c udan đều chứa c c hợp