Phân tích hàm lượng nicotine trong khói thuốc lá

4.2 Phương pháp nghiên cứu • Với đối tượng nghiên cứu là nicotn trong môi trường không khí và nicotn trong máu, lựa chọn phương pháp sắc ký khí với detectơ cộng kết điện tử GC/ECD và phư

Báo cáo tiểu luận

XÁC ĐỊNH HÀM LƯỢNG NICOTINE TRONG

KHỐI THUỐC LÁ

1 Thống kê thực trạng

Trên thế giới hiện có khoảng 1,3 tỷ người hút thuốc lá Theo thống kê của Tổ chức Y tế thế giới (WHO), bình quân mỗi năm trên thế giới có khoảng 7 triệu người tử vong do mắc các căn bệnh liên quan đến việc hút thuốc lá Ngoài ra, còn khoảng 600.000 người chết do phải chịu sự phơi nhiễm với khói thuốc lá một cách thụ động Việt Nam vẫn là một trong 15 nước có số người hút thuốc lá cao nhất trên thế giới Mỗi

năm, tại Việt Nam có khoảng 40.000 ca tử vong liên quan đến sử dụng thuốc lá.

XÁC ĐỊNH HÀM LƯỢNG NICOTINE TRONG KHỐI

THUỐC LÁ

• Phiền muộn, thèm thuốc mãnh liệt

• Chóng mặt (có thể diễn ra một vài ngày)

• Cảm giác thất vọng, thiếu kiên nhẫn và sự tức giận

• Lo ngại, cáu gắt

• Rối loạn giấc ngủ, trong đó có ngủ được và duy trì giấc ngủ, và có những giấc mơ xấu hoặc thậm chí những cơn ác mộng

• Khó tập trung, bồn chồn hoặc chán chường

II Tìm hiểu vấn đề

1 Nicotine là gì?

Nicotne là một ancaloit tm thấy    trong các cây họ Cà (Solanaceae),    chủ yếu trong cây thuốc lá, là một  hóa chất có chứa nitơ và với số lượng nhỏ trong cà chua, khoai    tây, cà tm và ớt chuông Ancaloit      nicotn cũng được tm thấy trong lá của cây coca Nicotn chiếm 0,6 đến  3% trọng lượng cây thuốc lá khô, và  

có từ 2–7 µg/kg trong nhiều loài  thực vật ăn được Nicotn được  tổng hợp sinh học thực hiện từ gốc

và tch luỹ trên lá

2 Thành phần hóa học của nicotine.

Nicotin là một chất lỏng như dầu, hút ẩm và

có thể trộn lẫn với nước trong dạng bazo của

nó Là một bazơ gốc nitơ, nicotin tạo ra các muối với các axit, thông thường có dạng rắn

và hòa tan được trong nước Nicotin dễ dàng thẩm thấu qua da Như các số liệu vật lý thể hiện, nicotin dạng bazơ tự do sẽ cháy ở nhiệt

độ thấp hơn điểm sôi của nó, và hơi của nó bắt cháy ở nhiệt độ 95 °C trong không khí cho

dù có áp suất của hơi là thấp Tên thông

thường: nicotine

- Tên khoa học: b-(N-metyl-α-pirolidil) piridin

- Công thức phân tử: C10H4N2

- Khối lượng phân tử: 162,23 g/mol

- Công thức cấu tạo: gồm một nhân piridine kết hợp với nhân N-methyl- pirolidine

3 Tác hại của Nicotine

Nicotine vừa là thuốc an thần, vừa là chất kích thích Khi tiếp xúc với

nicotine, cơ thể sẽ trải qua một "cú kích" Điều này một phần là do

nicotine kích thích tuyến thượng

thận, dẫn đến việc giải phóng

adrenaline Adrenaline kích thích cơ thể giải phóng glucose ngay lập tức; làm tăng nhịp tim, hoạt động hô hấp

và huyết áp Nicotine cũng làm cho tuyến tụy sản xuất ít insulin hơn, làm tăng nhẹ lượng đường trong máu hoặc glucose.Nicotine gián tiếp làm giải phóng dopamine trong các khu vực khoái cảm và hoạt động nhiều của não

4 Nicotine có ở đâu và phương pháp nghiên cứu

4.1 Nicotine có ở đâu ?

 Nicotine  có trong thành phần của một số loại

thực vật, bao gồm cả cây thuốc lá.

 Nicotine cũng được sản xuất tổng

hợp.Nicotiana tabacum, loại nicotine được tìm

thấy trong cây thuốc lá, thuộc họ ớt mả Ớt đỏ,

cà tím, cà chua và khoai tây là những ví dụ

khác về các loại cây thuộc họ ớt mả

(nightshade family).

4.2 Phương pháp nghiên cứu

• Với đối tượng nghiên cứu là nicotn trong môi trường không khí và nicotn trong máu, lựa chọn phương pháp sắc ký khí với detectơ cộng kết điện tử (GC/ECD) và phương pháp sắc ký khí khối phổ (GC-MS), phương pháp chiết lỏng-lỏng là các phương pháp chính sử dụng trong nghiên cứu Các phương pháp lựa chọn này cho hiệu suất và độ thu hồi cao, ngưỡng phát hiện thấp, quy trình đơn giản; thiết bị sử dụng trong nghiên cứu thông dụng

ở các phòng thí nghiệm Ngoài ra còn sử dụng một số phương pháp như: Phương pháp chiết lỏng-lỏng, các phương pháp lấy mẫu khí, mẫu máu

III Khái quát sắc kí

Kiểm tra độ tinh sạch của một chất cụ thể

Tách các chất khác nhau ra khỏi một hỗn hợp (khối lượng của các chất này cũng có thể được xác đinh một cách tương đối)

Dùng để xác định một hợp chất nào đó

3 Nguyên tắc của phương pháp sắc kí

 Pha động: pha động (hay là pha chuyển động) là một khí mang, thường là một khí trơ như Heli hoặc một khí không hoạt động như Nitơ ( Trơ, phù hợp với Detector, độ tinh

khiết cao, dễ sử dụng, rẻ, không có nguy cơ phát cháy, cho hiệu quả cột cao)

Pha tĩnh: Pha tĩnh là một vi lớp chất lỏng hoặc polyme được phủ trên một lớp rắn đặt

trong một ống thủy tinh hoặc kim loại được gọi là cột

Thiết bị phân tích: Thiết bị được dùng để tiến hành sắc ký khí được gọi là máy sắc ký khí (hoặc là máy tách khí hoặc máy ghi khí)

Cách thức phân tích sắc kí: Các hợp chất ở dạng khí cần phân tch sẽ tương tác với thành cột – được phủ bởi pha tĩnh, dẫn đến từng hợp chất được tách ra tại những thời điểm khác nhau – gọi

là thời gian lưu của hợp chất Khi các chất hóa học đi ra ở cuối cột, sẽ được phát hiện và xác định bằng điện tử

 Thứ tự hoặc khoảng thời gian lưu có thể thay đổi thông qua: tốc độ dòng khí mang,

chiều dài cột và nhiệt độ

 Phân tch bằng sắc ký khí dựa trên việc so sánh thời gian lưu này

3.1 Sơ lược về máy sắc kí

1 Đầu bơm mẫu (Bộ tiêm mẫu): Bộ tiêm mẫu là bộ

phân đưa mẫu vào dòng khí mang liên tục Bộ tiêm mẫu là một bộ phận gắn liền với đầu cột.

2 Đầu dò: Các loại đầu dò thông dụng bao gồm đầu dò ion hóa ngọn lửa (FID) và đầu dò dẫn nhiệt (TCD) Cả 2 loại đầu dò này đều nhạy với hầu hết chất phân tích với các nồng độ khác nhau

a Đầu dò dẫn nhiệt (TCD): Loại đầu dò thông dụng nhất hiện nay, dựa trên độ dẫn nhiệt của vật chất khi đi quanh một sợi dây

Vonfram-rhenium có dòng điện chạy qua Khi các phân tử chất cần phân tích tách ra khỏi cột và hòa trộn với khí mang, độ dẫn nhiệt sẽ giảm đi, nhiệt độ và điện trở của dây Vonfram-Rhenium tăng lên làm xuất hiện thay đổi điện áp và tạo ra tín hiệu để đầu dò phát hiện được.

b Đầu dò ion hóa ngọn lửa (FID): chỉ dùng phát hiện các hợp chất hữu cơ hay các hợp chất chứa hydro carbon do carbon có khả năng hình thành các ion dương và điện tử trong quá trình nhiệt phân,

từ đó tạo ra dòng điện giữa các điện cực Hiện tượng tăng dòng điện được chuyển đổi và hiển thị dưới dạng các peak trên sắc ký đồ.

c Đầu dò đốt xúc tác (CCD): dùng để xác định các hydrocarbon cháy được và hydro

d Đầu dò phóng ion (DID): sử dụng thiết bị phóng điện điện áp cao để tạo ra ion.

e Đầu dò độ dẫn điện phân khô (DELCD): sử dụng một pha khí và nhiệt độ cao dùng để xác định các hợp chất clo.

f Đầu dò bẫy điện tử (ECD): sử dụng nguồn phóng xạ beta để đo khả năng bẫy điện tử.

g Đầu dò quang kế ngọn lửa (FPD): sử dụng một ống nhân quang để phát hiện các vạch quang phổ của các hợp chất khi chúng bị đốt trong ngọn lửa, phân tích các hợp chất chứa photpho, lưu huỳnh, các Halogen, một số kim loại.

h Đầu dò phát xạ nguyên tử (AED): mẫu sau khi ra khỏi cột sẽ được đưa vào một buồng được hoạt hóa bằng siêu âm tạo ra một trường plasma phân hủy các nguyên tố sẽ tạo ra một phổ phát xạ nguyên tử.

i Đầu dò Nitơ – Phospho (NPD): là một dạng đầu dò nhiệt điện tử trong đó Nitơ và Phospho làm thay đổi chức năng làm việc trên một lớp được bao bằng cuộn sinh nhiệt đặc biệt làm phát sinh ra dòng điện đo đạc được.

j Đầu dò khối phổ (MS), hay còn gọi là GC-MS có độ nhạy và hiệu quả cao kể cả đối với lượng mẫu nhỏ

k Một số loại khác: Đầu dò quang hóa ion (PID)/Đầu dò ion hóa phóng xung (PDD)Đầu dò ion hóa nhiệt (TID)/Đầu dò cực tím chân không (VUV)/Đầu dò hồng ngoại (IRD)/Đầu dò ion hóa Heli (HID)/Đầu dò độ dẫn điện phân (ELCD).

Một số loại đầu dò

3 Cột sắc kí

Ngoài ra còn có cột Wide bore

IV Tìm hiểu về quá trình phân tích hàm lượng Nicotine trong khói thuốc lá bằng phương pháp sắc kí khí

1 Thiết bị dụng cụ: Sử dụng các thiết bị,

dụng cụ của phòng thử nghiệm thông thường và

cụ thể như sau:

 Máy sắc ký khí, có trang bị detector ion hóa

ngọn lửa, máy ghi và tích phân kế hoặc các

thiết bị xử lý dữ liệu khác phù hợp.

 Cột, có đường kính trong từ 2 mm đến 4 mm

và độ dài tốt nhất từ 1,5 m đến 2 m Cột tốt

nhất được làm bằng thủy tinh nhưng cũng có

thể sử dụng các vật liệu khác như thép không

gỉ trơ về mặt hóa học hoặc niken

 Pha tĩnh: 10 % PEG 20 000 cộng với 2 % kali

hydroxit tẩm trên chất mang đã được silan hóa

và qua rửa axit, cỡ hạt từ 150 µm (100 mesh)

đến 190 µm (80 mesh)

2 Cài đặt thiết bị

 Lắp đặt thiết bị và vận hành máy sắc ký khí theo hướng dẫn của nhà sản xuất Phải đảm bảo pic của dung môi, chất chuẩn nội, nicotn

và pic của các thành phần khói khác, đặc biệt

là neophytadien (trong một số tnh huống

nhất định pic của nicotn có thể bị yếu đi) phải được tách tốt

3 Lấy mẫu và xử lí mẫu

3.1 Lấy mẫu:

 Ghi rõ đại lý, cửa hàng, loại thuốc,…

 Trên các điếu thuốc phải đánh dấu chiều

dài mẩu chuẩn với ba độ dài lớn nhất như

sao: 23mm; chiều dài đầu lộc + 8mm hoặc

chiều dài giấy sáp + 3mm

 Trong đó chiều dài đoạn giấy sáp được

xác định là phần giấy cuộn vào điếu thuốc

về phía để hút và chiều dài phần dầu lọc

được xác định là chiều dài tổng số của

điếu thuốc trừ đi chiều dài phần thuốc.

1.cấu trúc của 1 điếu thuốc thông thường

 Tiến hành hút bằng máy hút

2.Máy hút thuốc phân tch thông thường

3.2: Xử lí mẫu

Hoà tan phần ngưng tụ của khối thuốc được hút vào thể tch dung môi propan -2-ol không đổi, 20ml dung môi đối với đĩa 44mm hoặc 50ml đối với đĩa 92mm, đảm bảo rằng đĩa được phủ đầy bằng mẩu thử Thể tch có thể điều chỉnh để có được nồng độ nicotn phù hợp nằm trong đường hiệu chỉnh với điều kiện là

lượng điếu thuốc phải đủ cho việc chiết phần ngưng tụ khói hiệu quả Việc

phân tch nên thực hiện càng sớm càng tốt nếu bảo quản thì nên bảo quản ở 0o

C dến 4oC và tránh ánh sang.

4 Quy trình thực hiện sắc kí

• Hiệu chuẩn sắc kí: Bơm một lượng (2 µl) từng dung dịch hiệu chuẩn vào sắc ký khí Ghi lại diện tch (hay chiều cao) pic của nicotn và chất chuẩn nội Tiến hành xác định ít nhất hai lần.

• Vẽ đồ thị của nồng độ nicotn theo tỷ lệ diện tch hoặc tnh phương trình hồi qui tuyến tnh (nồng độ nicotn theo tỷ lệ diện tch) từ các dữ liệu này Đồ thị phải tuyến tnh và đường thẳng hồi qui phải đi qua gốc tọa độ Sử dụng độ dốc của phương trình hồi qui.

• Thực hiện qui trình hiệu chuẩn đầy đủ này hàng ngày Ngoài ra, cứ sau 20 lần bơm mẫu lại bơm một lần chuẩn có nồng độ ở khoảng giữa Nếu nồng độ đã tnh của dung dịch này khác với giá trị ban đầu quá 3 % thì phải lặp lại quy trình hiệu chuẩn đầy đủ.

4 Quy trình thực hiện sắc kí

• Xác định: Bơm một lượng (2 µl) phần mẫu thử vào sắc ký khí Tính tỷ lệ pic của nicotn/pic chuẩn nội từ dữ liệu diện tch pic (hoặc chiều cao pic).

• Tiến hành hai lần xác định trên cùng một phần mẫu thử

• Tính giá trị trung bình từ hai lần xác định.

• Khi các kết quả thu được từ số lượng kênh hút riêng rẽ và sử dụng bộ lấy mẫu tự động thì phần mẫu đơn lẻ từ bẫy khói được coi là đầy đủ.

5 Tính toán kết quả sắc kí

Biểu thị kết quả: Sử dụng đồ thị hoặc phương trình hồi qui tuyến tính

ở 6.3 để tính nồng độ nicotin trong phần mẫu thử Từ nồng độ của nicotin trong phần mẫu thử này tính được lượng nicotin trong phần ngưng tụ khói thuốc Chia lượng nicotin này cho số điếu thuốc đã hút Biểu thị kết quả thử nghiệm bằng miligam trên điếu thuốc 1cm mN đối với mỗi kênh, chính xác đến 0,01

mg và giá trị trung bình trên điếu thuốc chính xác đến 0,1 mg.