ĐẠI HỌC QUỐC GIA HÀ NỘI
TRƢỜNG ĐẠI HỌC KHOA HỌC TỰ NHIÊN

LÊ THỊ BĂNG

NGHIÊN CỨU XÂY DỰNG VÀ ỨNG DỤNG QUY TRÌNH
PHÂN TÍCH ĐỒNG THỜI MỘT SỐ CHẤT BẢO QUẢN
TRONG CÁC SẢN PHẨM DA BẰNG PHƢƠNG PHÁP
LC/MS/MS

LUẬN VĂN THẠC SĨ KHOA HỌC

Hà Nội, năm 2015


ĐẠI HỌC QUỐC GIA HÀ NỘI
TRƢỜNG ĐẠI HỌC KHOA HỌC TỰ NHIÊN

LÊ THỊ BĂNG

NGHIÊN CỨU XÂY DỰNG VÀ ỨNG DỤNG QUY TRÌNH
PHÂN TÍCH ĐỒNG THỜI MỘT SỐ CHẤT BẢO QUẢN
TRONG CÁC SẢN PHẨM DA BẰNG PHƢƠNG PHÁP
LC/MS/MS

CHUYÊN NGÀNH: HÓA PHÂN TÍCH
MÃ SỐ: 60440118

LUẬN VĂN THẠC SĨ KHOA HỌC
Người hướng dẫn khoa học: PGS.TS. NGUYỄN VĂN RI


1.2.4. 2-phenylphenol (OPP) ............................................................................... 8
1.3. Tổng quan về các kỹ thuật phân tích các chất bảo quản TCMTB, PCMC,
OIT và OPP trong sản phẩm da thuộc ..................................................................... 9
CHƢƠNG 2: THỰC NGHIỆM .................................................................................. 13
2.1. Đối tƣợng, mục tiêu và nội dung nghiên cứu ................................................. 13
2.1.1. Đối tƣợng và mục tiêu nghiên cứu .......................................................... 13
2.1.2. Nội dung nghiên cứu................................................................................ 13
2.2. Phƣơng pháp nghiên cứu ................................................................................ 13
2.2.2. Phƣơng pháp phân tích ............................................................................ 14
2.2.3. Xác nhận giá trị sử dụng của phƣơng pháp ............................................. 14
2.2.4. Phân tích mẫu thực .................................................................................. 16
2.3. Hóa chất – Thiết bị ......................................................................................... 16
2.3.1. Hoá chất ................................................................................................... 16
2.3.2. Thiết bị phân tích ..................................................................................... 16
2.3.3. Thiết bị phụ trợ ........................................................................................ 17
CHƢƠNG 3: KẾT QUẢ VÀ THẢO LUẬN .............................................................. 18
3.1. Xây dựng phƣơng pháp phân tích chất bảo quản trong da bằng thiết bị LCMS/MS .................................................................................................................. 18


3.1.1. Khảo sát điều kiện tối ƣu cho thiết bị sắc ký lỏng khối phổ.................... 18
3.1.2. Khảo sát các điều kiện tối ƣu trong quá trình chuẩn bị mẫu ................... 32
3.1.2.1. Khảo sát ảnh hƣởng của dung môi chiết............................................... 33
3.1.2.2. Khảo sát ảnh hƣởng của số lần chiết .................................................... 34
3.1.2.3. Khảo sát ảnh hƣởng của thời gian chiết................................................ 35
3.2. Xác nhận giá trị sử dụng của phƣơng pháp phân tích .................................... 38
3.2.1. Độ chọn lọc .............................................................................................. 38
3.2.2. Độ thu hồi ................................................................................................ 39
3.2.3. Độ chụm................................................................................................... 42
3.2.4. Giới hạn phát hiện (MDL) và giới hạn định lƣợng của phƣơng pháp
(MQL) ................................................................................................................ 46


3

Bureau Veritas Quality International

BVQI

4

Comité Européen de Normalisation

CEN

5

Consumer Product Safety Improvement Act

6

Diode Array Detector

DAD

7
8

Deutsches Institut für Normung
European Commission

DIN

HPLC

14

Inductively Coupled Plasma Mass Spectrometry

15

International Standard Organization

16

International Union of Pure and Applied Chemistry

17

Limit of Detector

LOD

18

Limit of Quantitation

LOQ

19

Method Detector Limit


4-chloro-3-methylphenol

26

Registration Evaluation Authorization Restriction

CPSIA

ICP-MS
ISO
IUPAC

MS
OECD

PCMC
REACH


27

Recovery Standard Deviation

RSD

28

Shoe and Allied Trades Research Association

SATRA

6
7
8
9
10
11
12
13
14
15
16
17
18
19
20
21
22
23
24
25
26
27

DANH MỤC HÌNH VẼ
Tên hình
Hình 1.1: Sơ đồ tổng quát quy trình công nghệ thuộc da
Hình 1.2: Công thức cấu tạo của TCMTB
Hình 1.3: Công thức cấu tạo của PCMC
Hình 1.4: Công thức cấu tạo của OIT
Hình 1.5: Công thức cấu tạo của OPP

10,0 mg/L trong nền mẫu da blank

Trang
4
7
7
8
8
16
19
19
20
21
22
22
23
24
26
27
29
30
31
32
34
35
36
37
39
48
48

Bảng 3.3: Độ đúng ở khoảng thấp khi phân tích chất bảo quản

40

5

Bảng 3.4: Độ đúng ở khoảng giữa khi phân tích chất bảo quản

41

6

Bảng 3.5: Độ đúng ở khoảng cao khi phân tích chất bảo quản

41

7

Bảng 3.6: Độ lặp ở khoảng thấp khi phân tích chất bảo quản

43

8

Bảng 3.7: Độ lặp ở khoảng giữa khi phân tích chất bảo quản

44

9



Bảng 3.13: Mẫu da thuộc đƣợc phân tích xác định chất bảo quản

49

15

Bảng 3.14: Kết quả phân tích chất bảo quản trong mẫu da và sản
phẩm da

51


 

Trường Đại học Khoa học Tự nhiên

Khoa Hóa học

MỞ ĐẦU
Trong cuộc sống hàng ngày, đồ dùng bằng da (dây lƣng, ví da, giầy, túi
xách…) là một trong những vật không thể thiếu đối với mỗi ngƣời…Với ƣu điểm
bền, đẹp và phù hợp với mọi lứa tuổi, mọi đẳng cấp, sản phẩm da đang ngày càng
đƣợc ƣa chuộng. Mức sống ngày càng tăng, nhà sản xuất cũng nhƣ ngƣời tiêu dùng
không những chỉ quan tâm tới chất lƣợng da mà họ còn đòi hỏi sự an toàn trong mỗi
sản phẩm tới sức khỏe con ngƣời. Ở các nƣớc phát triển (Mỹ, EU…) các hóa chất
độc hại trong sản phẩm da đã bị cấm hay giới hạn dƣới ngƣỡng an toàn còn ở Việt
Nam, điều này vẫn chƣa thực sự đƣợc quan tâm. Nguyên nhân của sự việc này là
không chỉ do thu nhập của ngƣời dân nƣớc ta còn thấp mà còn do sự hiểu biết tác
hại của các độc chất (amin thơm, PCP, kim loại nặng…) còn hạn chế.

Khoa Hóa học

Do đó, việc thực hiện đề tài: “Nghiên cứu xây dựng và ứng dụng quy trình phân
tích đồng thời một số chất bảo quản trong các sản phẩm da bằng phương pháp
LC/MS/MS”có ý nghĩa quan trọng nhằm cung cấp phƣơng pháp xác định các chất
bảo quản trong sản phẩm da giầy và ứng dụng quy trình xác định trên vào phân tích
một số mẫu da đang lƣu hành trên thị trƣờng Việt Nam.

Luận văn Thạc sỹ

Lê Thị Băng
2


 

Trường Đại học Khoa học Tự nhiên

Khoa Hóa học

CHƢƠNG 1: TỔNG QUAN
1.1. Tổng quan về ngành thuộc da và chất bảo quản sử dụng trong ngành
Thuộc da là quá trình biến đổi protit của da động vật sang dạng bền vững để
sử dụng (biến đổi da sống thành da thuộc). Nguyên liệu chính cho quá trình thuộc
da là da động vật (da tƣơi hoặc da đã đƣợc bảo quản…), các loại hóa chất nhƣ crôm,
vôi, tanin, dầu mỡ khoáng, phẩm nhuộm, axit, kiềm, muối và các chất tẩy rửa,
enzym… Quá trình sản xuất da phải thực hiện qua nhiều giai đoạn. Tuỳ theo cách
phân loại mà một quy trình thuộc da có thể bao chia làm 4 giai đoạn là: chuẩn bị
thuộc, thuộc, hoàn thành ƣớt và hoàn thành khô [2].


Rửa, hồi tƣơi

Tẩy lông, ngâm vôi

Nƣớc thải chứa NaCl, màu, SS,
DS, chất hữu cơ dễ phân hủy
Bùn, cặn chứa chất hữu cơ
Nƣớc thải kiềm chứa NaCl, vôi,
lông, các chất hữu cơ, Na2S
CTR: lông, bùn cặn chứa chất
hữu cơ, vôi
Khí thải: H2S, SO2

Xén mép, nạo thịt và xẻ
H2O, (NH4)2SO4 hay
enzim, NH4Cl
H2O, HCOOH,
NaCl, H2SO4
Muối crom, Na2CO3,
sytan (tannin), chất diệt
khuẩn

Tẩy vôi, làm mềm

Nƣớc thải kiềm chứa vôi, các
hóa chất, protein, chất hữu cơ
Khí: NH3

Làm xốp


Nƣớc ép chứa hóa chất thuộc da,
chất phủ bề mặt, thuốc nhuộm
Bụi da, dung môi hữu cơ, hơi ẩm

Da thành phẩm

Hình 1.1: Sơ đồ tổng quát quy trình công nghệ thuộc da

Luận văn Thạc sỹ

Lê Thị Băng
4


 

Trường Đại học Khoa học Tự nhiên

Khoa Hóa học

Ngành công nghiệp thuộc da trên thế giới và trong nƣớc thƣờng sử dụng trên
130 loại hoá chất khác nhau trong quá trình sản xuất da thuộc, đặc biệt có một số
doanh nghiệp thuộc da sử dụng đến 300 loại hoá chất khác nhau tuỳ theo yêu cầu
chất lƣợng của sản phẩm và các quy trình công nghệ thuộc da đƣợc áp dụng[12].
Hoá chất thông dụng gồm chất vô cơ (natri sunfit, canxi hydroxit, axit, muối
cacbonat, sulfit và sulfat…) và các chất hữu cơ (axit, muối…). Ngoài ra, một số hoá
chất phụ trợ cũng đƣợc dùng trong quá trình thuộc da [23]. Tỷ lệ các loại hoá chất
sử dụng trong thuộc da đƣợc trình bày trong Bảng 1.1[12].
Bảng 1.1: Tỷ lệ hoá chất sử dụng trong thuộc da truyền thống
Hoá chất

Chất ăn dầu

8

6

Hoá chất trau chuốt (pigment, chất kết dính…)

10

7

Dung môi hữu cơ

5

8

Chất hoạt động bề mặt

1

9

Chất diệt khuẩn

10

Enzym



Chất bảo quản là các hoá chất tự nhiên hay tổng hợp đƣợc thêm vào các sản
phẩm nhƣ thực phẩm, dƣợc phẩm, sơn, da giầy,… để ngăn ngừa hoặc làm chậm sự
hƣ hỏng gây ra bởi sự phát triển của các vi sinh vật hay do các thay đổi không mong
muốn về mặt hoá học. Chúng có thể là một hoá chất duy nhất hoặc cũng có thể
trong tổ hợp với nhiều loại hoá chất có tác dụng khác[1]. Mặc dù các chất bảo quản
đƣợc sử dụng với số lƣợng không lớn so với các hoá chất khác trong ngành thuộc da
nhƣng nó lại có tác dụng rất quan trọng đối với các sản phẩm trong quá trình sản
xuất, hoàn thiện, lƣu kho và lƣu thông.
Các

chất

2-(thiocyanomethylthio)-benzothiazole

octylisothiazol-3(2H)-one

(OIT),

4-chloro-3-methylphenol

(TCMTB),

2-

(PCMC),

2-

phenylphenol (OPP) có công thức phân tử lần lƣợt là C9H6N2S3, C11H19NOS,


Số CAS: 21564-17-0

Hình 1.2: Công thức cấu tạo của TCMTB
TCMTB đã đƣợc nghiên cứu và chứng minh rằng có thể gây tổn thƣơng cho
mắt, da, đƣờng hô hấp khi tiếp xúc. EPA đã phân loại TCMTB vào nhóm 3 – chất
có thể gây ung thƣ.
1.2.2. 4-chloro-3-methylphenol (PCMC)
Là hợp chất của phenol, đƣợc sử dụng làm chất khử trùng và bảo quản các
sản phẩm sơn, mực... PCMC ở dạng tinh thể có màu trắng hoặc hồng nhạt, có mùi
của phenol.
Tên hóa học: 4-chloro-3-methylphenol, hoặc p-clorocresol
Số CAS: 59-50-7
Công thức phân tử: C7H7ClO

Hình 1.3: Công thức cấu tạo của PCMC
PCMC có độc tính cao có thể gây tử vong nếu hít, nuốt phải; gây bỏng khi
tiếp xúc với da.
1.2.3. 2-octylisothiazol-3(2H)-one (OIT)
Là chất lỏng có màu vàng, là chất kháng nấm diệt khuẩn đƣợc sử dụng trong
các sản phẩm tẩy rửa, chất kết dính, vật liệu xây dựng, da, dệt may.
Tên hóa học: 2-octylisothiazol-3(2H)-one
Công thức phân tử: C11H19NOS
Số CAS: 26530-20-1

Luận văn Thạc sỹ

Lê Thị Băng
7


Luận văn Thạc sỹ

Lê Thị Băng
8


 

Trường Đại học Khoa học Tự nhiên

Khoa Hóa học

OPP tích lũy trong cơ thể sinh vật có khả năng gây nhiễm độc cấp tính, mãn
tính cho con ngƣời. Khi thâm nhập vào cơ thể, các phenol gây nhiều tổn thƣơng cho
các cơ quan và hệ thống khác nhau nhƣng chủ yếu là tác động lên hệ thần kinh, hệ
thống tim mạch và máu. Do vậy, việc nghiên cứu, xác định sự có mặt của OPP là rất
cần thiết.
 Các quy định về chất bảo quản trong sản phẩm da thuộc
Cuối thế kỷ 20, sau khi Pentachlorophenol và Dimethyl fumarate bị cấm sử
dụngvì những ảnh hƣởng của chúng tới sức khỏe ngƣời tiêu dùng thì các chất bảo
quản TCMTB, PCMC, OPP và OIT đƣợc đƣa vào sử dụng rộng rãi trong quá trình
sản xuất da thuộc nhằm chống nấm mốc [3]. OPP cũng đƣợc đƣa vào Danh sách các
hoá chất bị hạn chế sử dụng (RLS) với giới hạn trên là 50 mg/kg.
Ngoài ra, có một số đề xuất giới hạn cho phép của các chất diệt khuẩn này có
trong da đƣợc quy định trong nhãn sinh thái "Der Blaue Engel" (thiên thần xanh),
đƣa ra giới hạn cho phép của các chất lần lƣợt là: PCMC
2006. Phƣơng pháp này cho phép xác định OPP bằng sắc ký khí kết hợp detector
MS [13].
Trong một nghiên cứu của Viện Nghiên cứu Da và Nhựa - Đức, các tác giả
Michaela Schroepfer, Haiko Schulz, Michael Czerny, Peter Schieberle đã nghiên
cứu và xác định hàm lƣợng của các chất gây mùi trong da. Nghiên cứu đã chỉ ra các
dẫn xuất hologen hóa phenol (PCP, TeCP..), OPP, OIT có nguồn gốc từ các chất
bảo quản là các chất nằm trong hơn 70 hợp chất gây mùi trên da. Các tác giả cũng
phát triển phƣơng pháp xác định các hợp chất đó bằng chiết gia nhiệt sau đó giải
hấp chúng và phân tích trên thiết bị GC-MS. Quy trình này cho phép xác định các
chất bảo quản có thể phát thải từ các sản phẩm da [].
Tác giả J.Font, M.Reyes, S.Cuadros, A. Bacardit và A.Marsal của Khoa
Công nghệ Hóa học và Hoạt chất bề mặt (Tây Ban Nha) đã công bố công trình
nghiên cứu: Nghiên cứu các định TCMTB và các chất diệt nấm khác trong da.
Nghiên cứu này dựa trên tiêu chuẩn ISO 13365, tuy nhiên thiết bị HPLC đƣợc tối
ƣu hóa để có thể phân tích đồng thời TCMTB và chất diệt nấm khác nhau trong da
với pha động kênh A là 0,1% axit formic trong nƣớc, kênh B là 0,1% axit formic
trong axetonitril; chế độ chạy gradien 60% B trong 6 phút sau đó tăng lên đến 95%
B trong 9 phút. Với việc sử dụng detector PAD thay cho việc phát hiện bằng một
bƣớc sóng đơn sắc đã nâng cao đƣợc độ tin cậy trong việc định tính và độ nhạy
trong việc định lƣợng so với tiêu chuẩn. Kết quả xác nhận giá trị sử dụng của
phƣơng pháp cho thấy đây là một phƣơng pháp nhanh chóng và có độ tin cậy cao
[15].

Luận văn Thạc sỹ

Lê Thị Băng
10


 

pháp phân tích sử dụng kỹ thuật HPLC – MS/MS là một phƣơng pháp phân tích
hiện đại với những ƣu điểm vƣợt trội: phân tích đồng thời dƣ lƣợng đa chất hữu cơ,
độ nhạy và độ chọn lọc rất cao, kết quả phân tích có độ chính xác và độ lặp lại tốt,
kỹ thuật chuẩn bị mẫu đơn giản hơn nhiều so với các kỹ thuật khác. Hơn nữa, khi sử

Luận văn Thạc sỹ

Lê Thị Băng
11


 

Trường Đại học Khoa học Tự nhiên

Khoa Hóa học

dụng kỹ thuật này, không cần dùng thêm bất cứ kỹ thuật nào khác để nhận dạng hay
khẳng định chính xác sự có mặt của các chất bảo quản nói trên trong mẫu thử
nghiệm.

Luận văn Thạc sỹ

Lê Thị Băng
12


 

Trường Đại học Khoa học Tự nhiên


Độ chụm

-

Độ thu hồi

-

Giới hạn phát hiện

-

Khoảng tuyến tính, đƣờng chuẩn

 Ứng dụng phƣơng pháp
Ứng dụng phƣơng pháp xây dựng để xác định hàm lƣợng 4 chất bảo quản
(TCMTB, OIT, OPP, PCMC) có trong các da và các sản phẩm da trên thị trƣờng.
2.2. Phƣơng pháp nghiên cứu
2.2.1. Phương pháp xử lý mẫu
2.2.1.1. Lựa chọn dung môi chiết
Theo tính chất của các chất bảo quản TCMTB, OIT, OPP, PCMC chúng tan
khá tốt trong các dung môi từ phân cực đến phân cực yếu. Theo tài liệu tham khảo

Luận văn Thạc sỹ

Lê Thị Băng
13



phƣơng pháp phân tích là cần thiết cho sự phù hợp với các qui định quốc gia và
quốc tế trong tất cả các lĩnh vực phân tích. Nó đƣợc công nhận rằng phòng thí
nghiệm phải có biện pháp thích hợp để đảm bảo có khả năng cung cấp các dữ liệu
về yêu cầu kỹ thuật. Các biện pháp đó bao gồm:
- Xác nhận giá trị sử dụng của phƣơng pháp cho các phép phân tích
- Sử dụng các thủ tục kiểm soát chất lƣợng nội bộ
- Tham gia vào chƣơng trình thử nghiệm thành thạo và đƣợc công nhân của
tiêu chuẩn quốc tế (thông thƣờng là theo tiêu chuẩn ISO/IEC/17025)
Do đó xác nhận giá trị sử dụng của phƣơng pháp là một thành phần thiết yếu
của phòng thí nghiệm cần thực hiện để đảm bảo sự đáng tin cậy cho các phép thử.
Phƣơng pháp phân tích đƣợc đánh giá dựa trên các hƣớng dẫn và thủ tục đƣợc quy
định bởi một số tổ chức tiêu chuẩn quốc tế. Hiện nay, phần lớn các phòng thí
nghiệm trên thế giới đánh giá phƣơng pháp phân tích dựa trên hƣớng dẫn
2002/67/EC của Liên minh Châu Âu và IUPAC.

Luận văn Thạc sỹ

Lê Thị Băng
14


 

Trường Đại học Khoa học Tự nhiên

Khoa Hóa học

Quyết định số 2002/67/EC của Liên minh Châu Âu: Quyết định số
2002/67/EC của Liên minh Châu Âu do Ủy ban Cộng đồng Châu Âu đƣa ra vào
ngày 12/8/2002, triển khai theo hƣớng dẫn số 96/23/EC của hội đồng Châu Âu (đƣa


-

Độ đúng (Trueness or recovery)

-

Giới hạn phát hiện (Method detection limit - MDL)

-

Giới hạn định lƣợng (Method quantitation limit - MQL)

Luận văn Thạc sỹ

Lê Thị Băng
15


 

Trường Đại học Khoa học Tự nhiên

Khoa Hóa học

2.2.4. Phân tích mẫu thực
Trên cơ sở đã tối ƣu hóa phƣơng pháp, tiến hành ứng dụng phƣơng pháp
phân tích để xác định hàm lƣợng chất bảo quản trên một số mẫu da lƣu thông trên
thị trƣờng.
2.3. Hóa chất – Thiết bị


TSQ Quamtum Access Max

Hình 2.1: Hệ thống sắc ký lỏng hiệu năng cao kết hợp đầu dò khối phổ UHPLC
– MS/MS

Luận văn Thạc sỹ

Lê Thị Băng
16