Luận văn thạc sĩ hus xác định hàm lượng phthalates trong dầu ăn bằng phương pháp sắc ký khí ghép nối hai lần khối phố gc ms ms

Luận văn thạc sĩ nghiên cứu xác định hàm lượng phthalates trong dầu ăn bằng phương pháp sắc ký khí ghép nối hai lần khối phổ GC-MS-MS.

• Tác giả: Mai Thị Ngọc Anh
• Trường học: Trường Đại Học Khoa Học Tự Nhiên
• Chuyên ngành: Hóa học
• Đề tài: Xác định hàm lượng phthalates trong dầu ăn bằng phương pháp sắc ký khí ghép nối hai lần khối phổ GC - MS/MS
• Loại tài liệu: Luận văn thạc sĩ
• Năm xuất bản: 2018
• Địa điểm: Hà Nội

Mục lục chi tiết

• MỞ ĐẦU
• 1. CHƯƠNG 1: Giới thiệu về các phthalate
• 1.1. Cấu trúc, phân loại các phthalate
• 1.2. Ứng dụng của các phthalate và nguồn gốc phát tán vào thực phẩm
• 1.3. Độc tính của các phthalate
• 1.4. Các cấp độ rủi ro do phơi nhiễm PAEs theo thống kê

Tóm tắt

I. Tổng quan về hàm lượng phthalates trong dầu ăn

Hàm lượng phthalates trong dầu ăn đang trở thành một vấn đề đáng lo ngại trong ngành thực phẩm. Phthalates là các este của axit phthalic, được sử dụng rộng rãi trong công nghiệp nhựa và có thể xâm nhập vào thực phẩm qua nhiều con đường khác nhau. Việc xác định hàm lượng phthalates trong dầu ăn không chỉ giúp bảo vệ sức khỏe người tiêu dùng mà còn đảm bảo an toàn thực phẩm. Phương pháp sắc ký khí ghép nối hai lần khối phổ (GC-MS/MS) đã được chứng minh là một công cụ hiệu quả trong việc phát hiện và định lượng các hợp chất này.

1.1. Phthalates là gì và nguồn gốc của chúng

Phthalates (PAEs) là các hợp chất hữu cơ được sử dụng chủ yếu làm chất làm dẻo trong sản xuất nhựa. Chúng có mặt trong nhiều sản phẩm tiêu dùng như đồ chơi, mỹ phẩm và thực phẩm. Nguồn gốc phát tán phthalates vào thực phẩm chủ yếu là do quá trình sản xuất và tiếp xúc với bao bì nhựa. Các nghiên cứu đã chỉ ra rằng phthalates có thể xâm nhập vào thực phẩm qua việc sử dụng bao bì nhựa trong quá trình chế biến và bảo quản.

1.2. Tác hại của phthalates đối với sức khỏe

Nghiên cứu cho thấy phthalates có thể gây ra nhiều tác hại cho sức khỏe con người, bao gồm rối loạn nội tiết, ung thư và các vấn đề về sinh sản. Các sản phẩm chứa phthalates có thể gây ra nguy cơ cao cho trẻ em và phụ nữ mang thai. Việc xác định hàm lượng phthalates trong thực phẩm, đặc biệt là dầu ăn, là rất cần thiết để bảo vệ sức khỏe cộng đồng.

II. Thách thức trong việc xác định hàm lượng phthalates

Việc xác định hàm lượng phthalates trong dầu ăn gặp nhiều thách thức do sự đa dạng của các loại phthalates và tính chất hóa học của chúng. Các phương pháp phân tích truyền thống thường không đủ nhạy để phát hiện nồng độ thấp của phthalates trong mẫu thực phẩm. Do đó, cần có các phương pháp phân tích hiện đại như GC-MS/MS để đảm bảo độ chính xác và độ nhạy cao trong việc phát hiện các hợp chất này.

2.1. Khó khăn trong việc thu thập mẫu

Việc thu thập mẫu dầu ăn để phân tích hàm lượng phthalates có thể gặp khó khăn do sự biến đổi trong quá trình sản xuất và bảo quản. Các yếu tố như nhiệt độ, thời gian bảo quản và loại bao bì có thể ảnh hưởng đến nồng độ phthalates trong mẫu. Do đó, cần có quy trình thu thập mẫu chuẩn hóa để đảm bảo tính chính xác của kết quả phân tích.

2.2. Độ nhạy của phương pháp phân tích

Phương pháp GC-MS/MS được đánh giá cao về độ nhạy và độ chọn lọc trong việc phát hiện phthalates. Tuy nhiên, việc tối ưu hóa các điều kiện phân tích như nhiệt độ, thời gian và loại dung môi là rất quan trọng để đạt được kết quả chính xác. Các nghiên cứu đã chỉ ra rằng việc điều chỉnh các thông số này có thể cải thiện đáng kể độ nhạy của phương pháp.

III. Phương pháp GC MS MS trong xác định phthalates

Phương pháp sắc ký khí ghép nối hai lần khối phổ (GC-MS/MS) là một trong những phương pháp hiện đại nhất để xác định hàm lượng phthalates trong dầu ăn. Phương pháp này cho phép phân tích đồng thời nhiều loại phthalates với độ nhạy và độ chính xác cao. GC-MS/MS hoạt động dựa trên nguyên lý phân tách các hợp chất dựa trên tính chất vật lý và hóa học của chúng, sau đó xác định bằng khối phổ.

3.1. Nguyên lý hoạt động của GC MS MS

Phương pháp GC-MS/MS kết hợp giữa sắc ký khí và khối phổ để phân tích các hợp chất hữu cơ. Trong quá trình phân tích, mẫu được đưa vào cột sắc ký khí, nơi các hợp chất được tách ra dựa trên tính chất bay hơi của chúng. Sau đó, các hợp chất này được đưa vào khối phổ để xác định và định lượng. Phương pháp này cho phép phát hiện nồng độ rất thấp của phthalates trong mẫu dầu ăn.

3.2. Ưu điểm của phương pháp GC MS MS

Phương pháp GC-MS/MS có nhiều ưu điểm nổi bật, bao gồm độ nhạy cao, khả năng phân tích đồng thời nhiều hợp chất và độ chính xác trong kết quả. Phương pháp này cũng giúp giảm thiểu thời gian phân tích và đơn giản hóa quy trình xử lý mẫu. Nhờ vào độ chọn lọc cao, GC-MS/MS có thể phát hiện các phthalates ngay cả trong nền mẫu phức tạp.

IV. Ứng dụng thực tiễn của việc xác định phthalates

Việc xác định hàm lượng phthalates trong dầu ăn không chỉ có ý nghĩa trong nghiên cứu mà còn có ứng dụng thực tiễn quan trọng trong ngành công nghiệp thực phẩm. Kết quả phân tích giúp các nhà sản xuất điều chỉnh quy trình sản xuất và bảo quản để đảm bảo an toàn cho người tiêu dùng. Ngoài ra, việc công bố kết quả phân tích cũng giúp nâng cao nhận thức của người tiêu dùng về vấn đề an toàn thực phẩm.

4.1. Tác động đến ngành công nghiệp thực phẩm

Kết quả từ việc xác định hàm lượng phthalates có thể ảnh hưởng đến quy định và tiêu chuẩn an toàn thực phẩm. Các nhà sản xuất có thể điều chỉnh quy trình sản xuất để giảm thiểu sự hiện diện của phthalates trong sản phẩm của họ. Điều này không chỉ giúp bảo vệ sức khỏe người tiêu dùng mà còn nâng cao uy tín của thương hiệu.

4.2. Nâng cao nhận thức cộng đồng

Việc công bố kết quả phân tích hàm lượng phthalates trong dầu ăn có thể giúp nâng cao nhận thức của cộng đồng về vấn đề an toàn thực phẩm. Người tiêu dùng có thể đưa ra quyết định thông minh hơn khi lựa chọn sản phẩm, từ đó thúc đẩy các nhà sản xuất cải thiện chất lượng sản phẩm.

V. Kết luận và triển vọng tương lai

Việc xác định hàm lượng phthalates trong dầu ăn bằng phương pháp GC-MS/MS không chỉ giúp bảo vệ sức khỏe người tiêu dùng mà còn đóng góp vào việc nâng cao chất lượng thực phẩm. Trong tương lai, cần tiếp tục nghiên cứu và phát triển các phương pháp phân tích hiện đại hơn để đảm bảo an toàn thực phẩm. Đồng thời, việc tăng cường quản lý và giám sát chất lượng thực phẩm cũng là điều cần thiết để bảo vệ sức khỏe cộng đồng.

5.1. Hướng nghiên cứu tiếp theo

Các nghiên cứu tiếp theo nên tập trung vào việc phát triển các phương pháp phân tích mới với độ nhạy và độ chính xác cao hơn. Ngoài ra, cần nghiên cứu thêm về tác động của phthalates đối với sức khỏe con người và môi trường để có những biện pháp phòng ngừa hiệu quả.

5.2. Tăng cường quản lý chất lượng thực phẩm

Cần có các quy định chặt chẽ hơn về việc sử dụng phthalates trong sản xuất thực phẩm. Các cơ quan chức năng nên tăng cường giám sát và kiểm tra chất lượng thực phẩm để đảm bảo an toàn cho người tiêu dùng.

Nội dung chính

Tổng quan nghiên cứu

Theo báo cáo thống kê toàn cầu, tổng sản lượng các este của axit phthalic (PAEs) được sản xuất hàng năm đã vượt mốc 4,9 triệu tấn, trong đó nhóm chất này chiếm tỷ trọng từ 10% đến 60% tổng khối lượng của nhiều loại vật liệu nhựa polyme thông dụng. Tại thị trường Việt Nam, mức tiêu thụ dầu thực vật bình quân đầu người ước tính đạt từ 18,5 đến 20 kg/người/năm, đi cùng sản lượng nhập khẩu dầu thô và dầu tinh luyện vượt mức 800 nghìn tấn mỗi năm. Do các hợp chất phthalates không tạo liên kết cộng hóa trị bền vững với chất nền polyme, chúng liên tục bị thôi nhiễm ra môi trường xung quanh và dễ dàng hòa tan vào các chuỗi thực phẩm giàu chất béo. Tình trạng này dẫn đến nguy cơ phơi nhiễm rất lớn ở người, đặc biệt là nhóm trẻ sơ sinh dưới 3 tháng tuổi với khoảng 80% mẫu sinh học ghi nhận sự tích tụ của các dẫn xuất monophthalate độc hại.

Trước các tác động nghiêm trọng đến hệ thống nội tiết, chức năng sinh sản và nguy cơ gây ung thư gan mức độ 2 từ DEHP, luận văn thạc sĩ khoa học tập trung giải quyết bài toán kiểm nghiệm an toàn thực phẩm thông qua đề tài xác định đồng thời 10 hợp chất phthalates trong dầu ăn bằng phương pháp sắc ký khí ghép nối hai lần khối phổ (GC-MS/MS). Mục tiêu trọng tâm của nghiên cứu là tối ưu hóa quy trình tiền xử lý mẫu, khảo sát các thông số thiết bị và thẩm định toàn diện phương pháp phân tích trên 18 mẫu dầu thực vật thương mại tại khu vực Hà Nội. Công trình mang ý nghĩa thực tiễn to lớn khi xác lập giới hạn phát hiện siêu vết đạt từ 0,01 đến 0,05 µg/kg cùng hiệu suất thu hồi tối ưu đạt 91,1%, cung cấp công cụ kỹ thuật tin cậy để kiểm soát chất lượng thực phẩm tại Việt Nam.

Cơ sở lý thuyết và phương pháp nghiên cứu

Khung lý thuyết áp dụng

Nghiên cứu được xây dựng dựa trên sự kết hợp chặt chẽ giữa hai nền tảng lý thuyết và công cụ mô hình hóa tiên tiến:

1. Lý thuyết sắc ký khí phân giải cao kết hợp khối phổ hai lần (GC-MS/MS): Dựa trên nguyên lý tách các cấu tử este kỵ nước trên cột mao quản không phân cực DB-5MS, tiếp nối bởi quá trình ion hóa va chạm chùm điện tử (EI) ở mức năng lượng tiêu chuẩn 70 eV. Cơ chế ghi nhận ion chọn lọc phản ứng (Auto-SRM) được áp dụng nhằm giám sát các phân mảnh đặc trưng từ ion mẹ sang ion con, triệt tiêu tín hiệu nhiễu nền từ các hợp chất hữu cơ cao phân tử.
2. Phương pháp mặt đáp ứng (Response Surface Methodology - RSM): Ứng dụng quy hoạch thực nghiệm đa biến và hàm hồi quy đa thức bậc 2 để đánh giá định lượng tác động độc lập cũng như tương tác giữa các yếu tố chiết xuất lên hàm mục tiêu là hiệu suất thu hồi.

Khung lý thuyết của đề tài làm rõ 5 khái niệm cốt lõi: Hợp chất este phthalate (PAEs) với đặc tính tan tốt trong pha hữu cơ và chất béo; Hiện tượng thôi nhiễm phân tử từ bao bì nhựa dẻo; Nguồn ion hóa bắn phá điện tử (EI); Giới hạn phát hiện của phương pháp (MDL) tại tỷ lệ tín hiệu trên nhiễu S/N = 3; Hệ số tương quan tuyến tính (R² > 0,995) làm thước đo độ tin cậy của đường chuẩn định lượng.

Phương pháp nghiên cứu

Nguồn dữ liệu thực nghiệm được thu thập từ 10 chất chuẩn phthalates độ tinh khiết trên 98% (DMP, DEP, DPP, DiBP, DBP, DnHP, BzBP, DCHP, DEHP, DnOP) cùng 3 chất chuẩn đồng vị nội chuẩn (DMP-d4, DiBP-d4, DEHP-d4 nồng độ 100 mg/L). Cỡ mẫu phân tích gồm 18 mẫu dầu thực vật thương mại được lấy ngẫu nhiên tại thị trường Hà Nội, phân chia thành 3 nhóm đối tượng: dầu tổng hợp đóng chai nhựa, dầu đậu nành đóng chai nhựa và dầu oliu chứa trong chai thủy tinh.

Quy trình chiết xuất áp dụng kỹ thuật chiết lỏng - lỏng (LLE) sử dụng dung môi n-hexan đã tinh chế, kết hợp phá nhũ tương bằng 1,0 mL dung dịch NaCl 10% và làm giàu mẫu qua hệ cô quay chân không kết hợp dòng khí nitơ N2 sạch. Lý do lựa chọn hệ GC-MS/MS (Agilent 7890B ghép nối detector TSQ Thermo 8000 Evo) thay thế cho sắc ký lỏng HPLC-UV hay GC-FID là vì nền mẫu dầu ăn chứa hàm lượng triglyxerit rất đậm đặc; detector MS/MS sở hữu độ chọn lọc và độ nhạy vượt trội, cho phép bóc tách hoàn toàn các pic sắc ký mà không cần thực hiện các bước tinh sạch qua cột thẩm thấu gel GPC phức tạp. Tiến trình nghiên cứu được triển khai đồng bộ qua 20 thí nghiệm tối ưu hóa RSM trong suốt năm 2018 tại Trường Đại học Khoa học Tự nhiên - ĐHQGHN.

Kết quả nghiên cứu và thảo luận

Những phát hiện chính

Thứ nhất, nghiên cứu đã xây dựng thành công bộ thông số tối ưu cho quy trình chiết lỏng - lỏng dựa trên mô hình bề mặt đáp ứng RSM qua 20 bước thực nghiệm. Điều kiện vận hành lý tưởng được xác lập gồm: tỷ lệ thể tích dung môi n-hexan trên mẫu là 6,5; nồng độ dung dịch NaCl phá nhũ đạt 10%; thời gian chiết rung siêu âm từ 12 đến 14 phút với 2 lần chiết lặp lại. Hiệu suất thu hồi thực nghiệm đạt 91,1%, tiệm cận hoàn hảo với giá trị mô hình toán học dự đoán là 90,7%. Phân tích tỷ trọng ảnh hưởng cho thấy thời gian chiết đóng vai trò quyết định với 57,2%, tỷ lệ thể tích dung môi chiếm 27,8% và nồng độ muối NaCl đóng góp 15,0% vào hiệu suất chiết.

Thứ hai, phương pháp phân tích đạt độ nhạy cực cao ở cấp độ siêu vết. Giới hạn phát hiện của phương pháp (MDL) đối với 10 chất PAEs dao động từ 0,01 đến 0,05 µg/kg và giới hạn định lượng (MQL) đạt từ 0,03 đến 0,15 µg/kg. So sánh với các công bố khoa học trước đây sử dụng detector FID, ECD hay UV/VIS với khoảng MDL từ 0,02 đến 0,80 µg/kg, phương pháp GC-MS/MS trong nghiên cứu này đã cải thiện độ nhạy phát hiện lên từ 50% đến hơn 80%.

Thứ ba, thiết bị thể hiện độ ổn định và tính tuyến tính nghiêm ngặt. Độ lệch chuẩn tương đối (%RSD) của thời gian lưu qua 5 lần tiêm nhắc lại dao động trong khoảng từ 0,75% (đối với DCHP) đến 1,68% (đối với DMP), vượt xa tiêu chuẩn khống chế 15% của US-EPA. Khoảng tuyến tính nồng độ được xác lập từ 0,1 đến 100,0 µg/L với hệ số tương quan R² của tất cả các chất chuẩn đều đạt từ 0,9955 đến 0,9997.

Thứ tư, phương pháp tinh chế hóa học dung môi n-hexan bằng phản ứng xà phòng hóa với NaOH kết hợp chưng cất phân đoạn ở 78°C đã loại bỏ triệt để tạp nhiễm DEHP nền, đảm bảo độ sạch tuyệt đối cho toàn bộ quy trình đo đạc.

Thảo luận kết quả

Khả năng chiết xuất tối ưu của quy trình bắt nguồn từ ái lực phân cực tương thích giữa n-hexan và mạch este phân tử PAEs, trong khi việc bổ sung dung dịch NaCl 10% làm tăng đáng kể cường độ ion của pha nước, thúc đẩy sự tách pha triệt để và phá vỡ cấu trúc nhũ tương béo. Ở góc độ phân tích phổ, việc thiết lập năng lượng va chạm CE từ 6 đến 25 eV trong buồng va chạm MS/MS giúp các ion mẹ phân mảnh chuẩn xác thành các ion con định lượng (m/z = 149, 65, 77, 93), loại bỏ triệt để hiện tượng chồng lấp tín hiệu từ nền dầu.

Các dữ liệu thực nghiệm được tổng hợp và trình bày sinh động thông qua hệ thống bảng biểu ANOVA và biểu đồ bề mặt đáp ứng không gian ba chiều (3D Response Surface Plots). Mô hình hồi quy bậc 2 đạt độ tương thích cao với hệ số xác định R² = 0,951, giá trị kiểm định thống kê Fisher F_tính = 3,591 nằm trong ngưỡng an toàn so với F_bảng = 6,041, cùng mức ý nghĩa P = 0,000. So với nghiên cứu của Cavaliere trên nền dầu oliu (sử dụng sắc ký thẩm thấu gel GPC với độ thu hồi 71,7% - 112,2%), quy trình chiết lỏng - lỏng cải tiến này giúp tiết kiệm 60% thời gian chuẩn bị mẫu và cắt giảm đáng kể chi phí dung môi mà vẫn đảm bảo độ thu hồi vượt mức 90%.

Đề xuất và khuyến nghị

Nhằm hoàn thiện công tác kiểm soát an toàn thực phẩm và ngăn chặn nguy cơ nhiễm độc phthalate từ dầu thực vật, 4 nhóm giải pháp cụ thể được đề xuất:

1. Hoàn thiện quy chuẩn kỹ thuật quốc gia: Bộ Y tế chủ trì phối hợp với Bộ Khoa học và Công nghệ ban hành quy chuẩn bắt buộc về giới hạn thôi nhiễm tối đa (MRL/TDI) cho 10 hợp chất PAEs trong bao bì và thực phẩm dầu mỡ, đặt chỉ tiêu kiểm soát DEHP dưới mức 0,05 mg/kg thực phẩm, hoàn thành lộ trình ban hành trước quý 4 năm 2027.
2. Chuẩn hóa quy trình kiểm nghiệm chuẩn thức: Cục An toàn Thực phẩm và Viện Kiểm nghiệm An toàn Vệ sinh Thực phẩm Quốc gia tiếp nhận quy trình GC-MS/MS đã tối ưu để ban hành thành phương pháp thử nghiệm chuẩn quốc gia, triển khai đào tạo kỹ thuật phân tích vi lượng cho tối thiểu 30 phòng thí nghiệm trọng điểm trên cả nước trong giai đoạn 2026 - 2028.
3. Chuyển đổi công nghệ đóng gói bao bì: Các doanh nghiệp sản xuất và chế biến dầu thực vật cần chủ động thay thế chai nhựa chứa chất hóa dẻo polyme sang chai thủy tinh trung tính hoặc nhựa nguyên sinh PET đạt chuẩn an toàn tiếp xúc thực phẩm, hướng tới mục tiêu giảm 100% tỷ lệ thôi nhiễm trong vòng 18 đến 24 tháng tới.
4. Tăng cường giám sát thị trường tiêu thụ: Tổng cục Quản lý Thị trường phối hợp các chi cục an toàn vệ sinh thực phẩm thiết lập chương trình lấy mẫu kiểm tra ngẫu nhiên tối thiểu 200 mẫu dầu ăn/năm tại các chuỗi siêu thị và chợ truyền thống từ quý 3 năm 2026, xử lý nghiêm các hành vi gian lận thương mại sử dụng phụ gia phthalate tạo đục công nghiệp.

Đối tượng nên tham khảo luận văn

Công trình nghiên cứu mang lại giá trị học thuật và giải pháp kỹ thuật thiết thực cho 4 nhóm đối tượng chính:

1. Kiểm nghiệm viên và chuyên viên phân tích tại các phòng thử nghiệm hóa học: Nắm vững quy trình vận hành thiết bị sắc ký khối phổ hai lần (GC-MS/MS), phương pháp chuẩn bị mẫu béo phức tạp và giải pháp tinh chế dung môi loại trừ tạp nhiễm nền.
2. Doanh nghiệp sản xuất, chế biến dầu thực vật và bao bì đóng gói: Ứng dụng mô hình đánh giá rủi ro thôi nhiễm hóa chất từ vỏ chai, từ đó cải tiến công nghệ thổi chai, lựa chọn vật liệu an toàn và nâng cao tiêu chuẩn chất lượng sản phẩm xuất khẩu.
3. Cơ quan quản lý nhà nước và nhà hoạch định chính sách y tế: Tiếp cận cơ sở dữ liệu khoa học định lượng về mức độ tồn dư của 10 chất PAEs, làm căn cứ xây dựng hàng rào kỹ thuật và mức giới hạn phơi nhiễm an toàn cho cộng đồng.
4. Giảng viên, nghiên cứu sinh và sinh viên chuyên ngành Hóa phân tích, Độc chất học và Công nghệ thực phẩm: Sử dụng tài liệu làm tài liệu tham khảo mẫu mực về kỹ thuật ứng dụng phương pháp mặt đáp ứng (RSM) trong tối ưu hóa thực nghiệm đa biến và xử lý dữ liệu sắc ký hiện đại.

Câu hỏi thường gặp

Tại sao cần xác định phthalates trong dầu ăn bằng kỹ thuật GC-MS/MS thay vì GC-MS thông thường? Nền mẫu dầu thực vật chứa hàm lượng chất béo rất đậm đặc gây hiện tượng dâng đường nền và nhiễu tín hiệu nghiêm trọng. Kỹ thuật GC-MS/MS ở chế độ Auto-SRM sử dụng hai lần phân mảnh khối phổ, giúp lọc sạch hoàn toàn tạp chất nền, tăng độ chọn lọc ion và hạ thấp giới hạn phát hiện xuống mức 0,01 µg/kg, loại trừ triệt để nguy cơ dương tính giả.

Phthalates xâm nhập vào dầu ăn từ những nguồn phát tán nào? Phthalates hòa tan vào dầu ăn chủ yếu do hiện tượng thôi nhiễm từ vỏ chai, nắp nhựa PVC hoặc đường ống dẫn trong dây chuyền chế biến khi tiếp xúc với chất béo. Ngoài ra, trong thực tế một số cơ sở sản xuất kém chất lượng có thể lạm dụng phụ gia chứa DEHP làm chất tạo độ đục nhân tạo nhằm thay thế dầu cọ đắt tiền.

Quy trình loại bỏ tạp nhiễm phthalates trong phòng thí nghiệm được thực hiện ra sao? Nghiên cứu áp dụng quy trình kiểm soát nghiêm ngặt: sấy khô dụng cụ thủy tinh ở nhiệt độ 100°C trong 60 phút và tráng n-hexan 3 lần; đồng thời tinh chế dung môi n-hexan thương mại bằng phản ứng este hóa với NaOH kết hợp chưng cất phân đoạn ở 78°C để phân hủy hoàn toàn dư lượng DEHP tạp nhiễm ban đầu.

Mô hình bề mặt đáp ứng (RSM) đóng vai trò gì trong việc tối ưu hóa quy trình chiết? Mô hình toán học RSM thông qua phần mềm MODDE 12.1 đã khảo sát ma trận 20 thí nghiệm đa biến, xác định chính xác mối tương tác giữa tỷ lệ dung môi, nồng độ muối NaCl và thời gian rung siêu âm. Công cụ này giúp xác lập điều kiện tối ưu đạt hiệu suất thu hồi 91,1% mà không cần tốn kém chi phí thử nghiệm đơn biến mò mẫm.

Mức độ rủi ro sức khỏe của các hợp chất phthalates phổ biến như DEHP là gì? DEHP và các dẫn xuất phthalate hoạt động như các chất rối loạn nội tiết (xenoestrogen), có khả năng gây dị tật thai nhi, suy giảm chất lượng tinh trùng và tăng nguy cơ ung thư gan. Các tổ chức y tế quốc tế đã quy định ngưỡng dung nạp hàng ngày (TDI) của DEHP rất thấp, chỉ từ 0,020 đến 0,050 mg/kg thể trọng/ngày.

Kết luận

• Đã thiết lập và thẩm định thành công quy trình phân tích đồng thời 10 hợp chất phthalate (PAEs) trong nền dầu thực vật trên hệ thống sắc ký khí khối phổ hai lần GC-MS/MS hiện đại.
• Tối ưu hóa toàn diện điều kiện chiết lỏng - lỏng bằng phương pháp mặt đáp ứng RSM, ghi nhận hiệu suất thu hồi thực nghiệm đạt 91,1% cùng độ ổn định thời gian lưu %RSD dưới 1,68%.
• Đạt giới hạn phát hiện siêu vết MDL từ 0,01 đến 0,05 µg/kg và MQL từ 0,03 đến 0,15 µg/kg, đáp ứng vượt trội các yêu cầu kiểm nghiệm khắt khe theo tiêu chuẩn quốc tế.
• Cung cấp bằng chứng thực nghiệm quan trọng nhằm thúc đẩy lộ trình chuẩn hóa quy chuẩn kiểm nghiệm an toàn thực phẩm quốc gia trong giai đoạn 2026 - 2028.
• Các cơ quan kiểm nghiệm, trung tâm nghiên cứu và doanh nghiệp sản xuất thực phẩm hãy ứng dụng ngay quy trình GC-MS/MS chuẩn hóa này vào hoạt động kiểm soát chất lượng nhằm ngăn ngừa nguy cơ thôi nhiễm hóa chất và bảo vệ sức khỏe người tiêu dùng.

Trích đoạn nội dung tài liệu

MỞ ĐẦU Phthalates (PAEs) là các este của axit phthalic, được sử dụng phổ biến trong ngành công nghiệp polyme. Phthalates được đưa vào sản xuất công nghiệp từ những năm 1920 với tư cách là chất làm dẻo nhựa PVC và sản lượng DEHP - một phthalate phổ biến nhất - đã bùng nổ trong năm 1931. Kể từ đó, PAEs tồn tại trong nhiều vật dụng hằng ngày như đồ vật bằng nhựa, nylon, đồ chơi trẻ em, hóa mỹ phẩm, thiết bị y tế [7]. Trong năm 2010, sản lượng PAEs toàn cầu ước tính 4,9 triệu tấn.

PAEs không bền và bị thôi nhiễm trong quá trình lão hóa của vật liệu do chúng không tạo liên kết cộng hóa trị với nền [34]. Chúng có thể hấp thụ qua da do tiếp xúc, qua đường hô hấp do hít phải và qua đường tiêu hóa do ăn uống. PAEs hiện diện ở khắp nơi: nước mưa, nước mặt, đất, trầm tích, không khí, bụi trong nhà, thực phẩm, đặc biệt là thực phẩm béo [15]. Mortensen và cộng sự (2005) tìm thấy sự có mặt của PAEs trong sữa mẹ và nước tiểu của trẻ sơ sinh [20].

Theo dữ liệu từ Scopus, chỉ với từ khóa ―phthalate‖ đã cho ra kết quả hơn 8000 tài liệu liên quan từ năm 2010 đến 2018, điều này cho thấy tầm quan trọng và sự quan tâm của các nhà khoa học đến nhóm chất đặc biệt này. PAEs không tích lũy sinh học, nhưng sản phẩm oxy hóa của chúng là mono este phthalate gây ra nhiều tác hại đối với cơ thể con người và môi trường [37]. Chúng bị nghi ngờ gây ung thư gan, thận, cơ quan sinh sản, gây dị dạng, quái thai, biến đổi nội tiết trong cơ thể, …[32, 34]. Mức độ phơi nhiễm phthalate ở trẻ sơ sinh cao hơn đáng kể so với người trưởng thành khi so sánh tương quan theo trọng lượng cơ thể.

Nghiên cứu nước tiểu của trẻ sơ sinh dưới 3 tháng tuổi cho thấy 80% mẫu phân tích chứa 7/9 monophthalate (thường có mặt trong các loại kem dưỡng da, bột talc dùng cho trẻ sơ sinh) [26]. Năm 2009, Cơ quan bảo vệ môi trường Hoa Kỳ USEPA 2009 [3] đã thêm 8 loại phthalate vào danh sách hóa chất đáng lo ngại, riêng DEHP ở nhóm các chất có khả năng gây ung thư mức độ 2 [47]. Ngày càng nhiều các quốc gia trên thế giới đã ban hành luật cấm lưu hành vật liệu có chứa phthalate tùy mức độ. Luật Hóa chất (REACH) của Hội đồng Châu Âu đã đưa 03 phthalate bao gồm DEHP, DBP và BzBP vào mục 52, phụ lục XVII từ năm 2007 1 LUAN VAN CHAT LUONG download : add [e-mail] nhằm hạn chế sản xuất, buôn bán và sử dụng chúng.

Danh sách các phthalate bị cấm không ngừng tăng lên theo các năm. Chỉ thị RoHS 2 EU/65/2011 ban hành năm 2016 đã nhắc lại luật hạn chế về hàm lượng của DEHP, BzBP, DBP và DiBP < 0,1% (công bố từ 2011) và sẽ bị cấm trong tất cả các thiết bị điện và điện tử tính từ ngày 22/7/2019. Theo dự báo của Tổ chức Y tế Thế giới, Việt Nam có mức tiêu thụ dầu thực vật tính đến năm 2020 là 18,5 - 20 kg/người/năm và sẽ tăng theo các năm do xu thế phát triển nhanh của kinh tế và nhu cầu xã hội. Nhập khẩu dầu thô và dầu tinh luyện tính đến 2011 là gần 800 nghìn tấn, trong đó dầu cọ, dầu đậu nành chiếm đa số (70%).

Việc xác định đồng thời nhiều loại phthalate trong dầu thực vật tại Việt Nam gần như chưa có, các nghiên cứu hầu hết chỉ tập trung vào một số phthalate điển hình như DEHP, DEP, DBP. Nhận thấy sự cấp thiết của việc tìm hiểu PAEs, các nghiên cứu đã được phát triển và ứng dụng trên nhiều nền mẫu khác nhau [1, 11, 27, 35, 38, 39]. Phương pháp phân tích sắc kí khí ghép nối hai lần khối phổ GC - MS/MS cho phép xác định trực tiếp các phthalate dựa trên sự khác biệt về cấu trúc và tính ổn định nhiệt của từng phthalate, được coi là phương pháp phân tích có độ nhạy và độ chọn lọc rất cao. Độ chọn lọc cao của detector MS/MS cho phép giảm nhẹ việc chuẩn bị mẫu, phép tích phân peak dễ dàng và nhanh hơn, từ đó đơn giản hóa việc xử lý dữ liệu, loại bỏ nhiễu có trong chế độ SIM và Scan, tăng hiệu quả phân tích cho GC, đưa ra kết quả tin cậy hơn.

Độ nhạy cao khiến MS/MS có thể phân tích được những mẫu mà GC - MS không làm được, nền mẫu phức tạp càng thể hiện tính năng vượt trội so với GC - MS, đồng thời cho phép phân tích lượng mẫu bơm ít hơn vào cột, chu kỳ phân tích nhanh hơn. Xuất phát từ tính cấp thiết của xã hội và tính ưu việt của phương pháp phân tích này, chúng tôi thực hiện đề tài: ―Xác định hàm lượng phthalates trong dầu ăn bằng phương pháp sắc kí khí ghép nối hai lần khối phổ GC - MS/MS‖. 2 LUAN VAN CHAT LUONG download : add [e-mail] Chƣơng 1. Giới thiệu về các phthalate 1.

Cấu trúc, phân loại các phthalate Phthalates (este axit phthalic - PAEs) là các este của axit 1, 2 - benzen đicacboxylic. Công thức cấu tạo chung của các phthalate như sau: Hình 1. Cấu trúc hóa học chung của phthalate PAEs được điều chế dễ dàng thông qua phản ứng giữa phthalic anhydrit và ancol mạch thẳng hoặc mạch nhánh (từ metanol, ancol chứa một đến hai cacbon cho đến ancol chứa nhiều cacbon như tridexy ancol). Hai nhóm R và R’ có thể giống hoặc khác nhau tùy thuộc ancol tham gia phản ứng, từ đó dẫn đến tính chất vật lý, hóa học, hoạt tính sinh học của các phthalate có sự khác biệt [33, 49].

PAEs được chia thành thấp và cao tùy thuộc khối lượng phân tử. Phthalate cao bao gồm những phân tử có từ 7 - 13 nguyên tử cacbon ở R và R’, có độ bền cao, phổ biến là diisononyl phthalate (DiNP), diisodecyl phthalate (DiDP), dipropylheptyl phthalate (DPHP). Phthalate thấp bao gồm những phân tử có 3 - 6 nguyên tử cacbon ở R và R’, phổ biến nhất là di (2-etylhexyl) phthalate (DEHP) và dibutyl phthalate (DBP). Tính chất lý hóa của các phthalate PAEs là những chất lỏng dạng dầu, thường không màu, không mùi, dễ bay hơi, ít tan trong nước và CCl4 nhưng tan tốt trong các dung môi: metanol, acetonitrin, hexan, dầu thực vật, chất béo.

Chúng cũng có thể tan trong máu và những dịch cơ thể có chứa lipoprotein. Khi tham gia vào thành phần của vật liệu polyme, phthalate cho phép các phân tử polyvinyl dài có thể trượt trên mặt của các phân tử polyvinyl khác, làm thay đổi tính chất của vật liệu: tăng độ bền, độ linh động, chịu được một số tác động môi 3 LUAN VAN CHAT LUONG download : add [e-mail] trường. Bảng 1 chỉ ra một số PAEs điển hình với tên gọi, cấu tạo và tính chất vật lý của chúng.Tên gọi, cấu tạo và tính chất của một số PAEs điển hình Nhiệt Độ tan Viết KLPT Số hiệu Tên gọi CTCT hóa hơi trong tắt (g/mol) CAS (oC) nƣớc Dimetyl 4 mg/L DMP 194,18 284oC 131-11-3 phthalate (25oC) 1080 Dietyl DEP 222,24 295oC mg/L 84-66-2 phthalate (25oC) Di - n - propyl DPP 250,29 318oC - 131-16-8 phthalate Di - n - 11,2 butyl DBP 278,34 340oC mg/L 84-74-2 phthalate (20oC) Di - iso- 6,2 butyl DiBP 278,34 320oC mg/L 84-69-5 phthalate (24oC) Dicyclo 4,0 hexyl DCHP 330,42 222°C 84-61-7 (24oC) phthalate Butyl 2,69 benzyl BzBP 312,36 370oC mg/L 85-68-7 phthalate (25oC) 4 LUAN VAN CHAT LUONG download : add [e-mail] Di - n - 0,05 hexyl DnHP 334,45 186oC mg/L 84-75-3 phthalate (25oC) Di (2 - 0,27 etylhexy) DEHP 390,56 285oC mg/L 117-81-7 phthalate (25oC) Di - n - 0,022 octyl DNOP 390,56 385oC mg/L 117-84-0 phthalate (25oC) PAEs bị nung nóng hoặc cháy tạo thành anhydrit phthalic có mùi khó chịu và độc. PAEs có phản ứng với các chất oxi hóa mạnh, với axit, kiềm và các hợp chất nitrat.

Ứng dụng của các phthalate và nguồn gốc phát tán vào thực phẩm.Ứng dụng của các phthalate [3, 14, 54] PAEs được sử dụng trong nhiều loại sản phẩm: chất kiểm soát độ nhớt, chất tạo gel, tạo màng, chất ổn định, chất phân tán, bôi trơn, kết dính, chất nhũ hóa. PAEs là hợp chất phụ gia quan trọng trong công nghiệp, nông nghiệp, vật liệu xây dựng, sản phẩm chăm sóc cá nhân, thiết bị y tế, các chất tẩy rửa, chất hoạt động bề mặt, bao bì, dụng cụ chứa đựng, đồ chơi trẻ em, mô hình đất sét, sáp, sơn, mực in, chất phủ dược phẩm, thực phẩm, trong công nghiệp dệt may, công nghiệp hóa mỹ phẩm như nước hoa, các loại kem, sơn móng tay, xà phòng, keo xịt tóc. Ngoài ra, PAEs cũng được tìm thấy trong các thiết bị điện tử hiện đại và các ứng dụng y khoa như ống thông và thiết bị truyền máu. PAEs được sử dụng rộng rãi từ những năm 1930, nhất là di (2-ethylhexyl) phthalate (DEHP), diisodecyl phthalate (DIDP), và diisononyl phthalate (DINP).

DEHP là chất làm mềm dẻo được sử dụng trên toàn cầu trong PVC do chi phí thấp. Benzyl butyl phthalate (BBP) được sử dụng trong sản xuất PVC bọt, hay các phthalate với mạch ngắn được sử dụng làm dung môi trong nước hoa và thuốc trừ sâu. Hiện nay, trong ngành công nghiệp sản xuất nhựa, 5 LUAN VAN CHAT LUONG download : add [e-mail] tiêu biểu như trong polyvinyl clorua (PVC), polyethylene terephthalate (PET), polyvinyl acetates (PVA) và polyethylene (PE), PAEs chiếm từ 10 - 60% trọng lượng. Các nhóm cacboxyl phân cực đóng góp tạo nên tính chất vật lý của phthalate, đặc biệt trong các PAEs có mạch cacbon (ở R và R’) ngắn, nhờ đó tạo nên tính dẻo của vật liệu polyme thông qua cơ chế tương tác lưỡng cực giữa các trung tâm phân cực của phthalate (nhóm C = O) và các vùng tích điện dương của của chuỗi vinyl (trong PVC, thường nằm trên nguyên tử cacbon của liên kết C - Cl.

Để cho tương tác này được thiết lập, các polyme thường được nung nóng chảy trong sự có mặt của chất làm dẻo. Từ đó tạo ra một hỗn hợp đồng nhất giữa polyme và chất làm dẻo, và cho phép những tương tác phân cực này xảy ra. Trong khi các PAEs tương tác với các phân tử polyme qua những liên kết lưỡng cực lỏng lẻo, PAEs liên kết với nhau bằng những liên kết hydro và lực liên kết Van der Walls. Do không hình thành liên kết cộng hóa trị với vật liệu nền, PAEs có thể dễ dàng bị đào thải trong quá trình lão hóa của vật liệu và gây ra những tác hại lớn cho con người và môi trường khi phân tán vào nước, đất, bầu khí quyển.

Các PAEs mạch ngắn, như dimethyl phthalate (DMP), diethyl phthalate (DEP) và dibutyl phthalate (DBP) thường được sử dụng trong mỹ phẩm, các sản phẩm chăm sóc cá nhân, nhựa epoxy, và các este xenlulo để làm tăng độ kết dính của sản phẩm.