phát triển phương pháp xác định một số chất nhuộm màu gây ung thư trong các loại vải bằng phương pháp sắc ký lỏng hiệu năng cao ghép đầu dò khối phổ (hplcms)

ĐẠI HỌC QUỐC GIA THÀNH PHỐ HỒ CHÍ MINH
TRƯỜNG ĐẠI HỌC KHOA HỌC TỰ NHIÊN


HUỲNH TÚ PHƯƠNG




XÁC ĐỊNH MỘT SỐ CHẤT MÀU NHUỘM GÂY
UNG THƯ TRONG CÁC LOẠI VẢI BẰNG
PHƯƠNG PHÁP SẮC KÝ LỎNG HIỆU NĂNG
CAO GHÉP ĐẦU DÒ KHỐI PHỔ (HPLC/MS)



Chuyên ngành: HÓA PHÂN TÍCH
Mã số: 604429

LUẬN VĂN THẠC SĨ HÓA HỌC


NGƯỜI HƯỚNG DẪN KHOA HỌC
PGS.TS. NGUYỄN THỊ XUÂN MAI


THÀNH PHỐ HỒ CHÍ MINH - 11/2011

LỜI CẢM ƠN

Em xin chân thành bày tỏ lòng biết ơn sâu sắc đến Cô PGS.TS Nguyễn Thị
Xuân Mai. Cảm ơn Cô đã tận tình hướng dẫn, giúp đỡ, động viên và truyền đạt
những kiến thức quí báu để em có thể hoàn thành bài luận văn này.

Em xin chân thành cảm ơn tất cả các Thầy Cô khoa Hóa trường Đại Học
Khoa Học Tự Nhiên-TPHCM đã tận tụy giảng dạy cho em trong những năm học tập
ở trường.

Em xin gửi lờ
i cảm ơn đến TS. Lương Thị Kim Khánh - giám đốc bộ phận
Hóa và ThS. Nguyễn Minh Trúc giám đốc kỹ thuật bộ phận hóa của Công ty TUV
đã tạo điều kiện thuận lợi để em hoàn thành bài luận văn này. Cảm ơn các bạn đồng
nghiệp đã động viên mình trong thời gian qua.



Trang
TRANG PHỤ BÌA
LỜI CẢM ƠN
MỤC LỤC
DANH MỤC KÝ HIỆU CHỮ VIẾT TẮT
DANH MỤC BẢNG
DANH MỤC HÌNH VẼ, ĐỒ THỊ
LỜI MỞ ĐẦU 1
CHƯƠNG 1: TỔNG QUAN 3
1.1. Giới thiệu về nhóm chất màu nhuộm gây ung thư 3

1.2. Đặc điểm chung và cấu tạo hóa học của chất nhuộm màu gây ung thư 3

1.2.1. Nhóm chất màu nhuộm trực tiếp 7

1.2.2. Nhóm chất màu nhuộm Acid 8
1.2.3. Nhóm chất màu nhuộm Baz 9
1.2.4. Nhóm chất màu nhuộm phân tán 10
1.3. Công dụng 11

1.4. Độc tính 12
1.5. Các phương pháp xác định 14
1.5.1. Nhận định chung 14
1.5.2. Tiêu chuẩn DIN 54231-2005 15
1.5.3. Phương pháp LC/DAD 17

1.5.4. Phương pháp LC/MS/MS 18
1.6. Khái quát về sắc ký lỏng ghép khối phổ 19
1.6.1. Khái quát về sắc ký lỏng hiệu năng cao 19
1.6.1.1. Bộ phận bơm trong HPLC 20
1.6.1.2. Pha động 20
1.6.1.3. Bộ phận tiêm mẫu 21
1.6.1.4. Cột sắc ký 21
1.6.1.5. Đầu dò 21
1.6.2. Khái quát về đầu dò khối phổ 21
1.6.2.1. Nguyên tắc hoạt động của thiết bị MS Agilent 6100 21
1.6.2.2. Nguồn ion hóa 23
a. Ion hóa bằng phun điện tử (ESI) 24
b. Nguồn ion hóa hóa học ở áp suất khí quyển (APCI) 26
c. Nguồn ion hóa quang học ở áp suất khí quyển (APPI) 27
1.6.2.3. Bộ phận phân tích khối tứ cực và chế độ quét 27
CHƯƠNG 2: THỰC NGHIỆM 29
2.1. Nội dung 29
2.2. Thiết bị, dụng cụ, hóa chất, dung dịch 29
2.2.1. Thiết bị, dụng c

ụ 30
2.2.2. Hóa chất, dung dịch 30
2.3. Tối ưu hóa các thông số kỹ thuật của hệ HPLC/MS 32
2.3.1. Kết quả khảo sát trên đầu dò MS 32
2.3.1.1. Tối ưu nguồn ion hóa 32
2.3.1.2. Khảo sát thế phân mảnh của các chất màu nhuộm 33
2.3.2. Kết quả khảo sát trên hệ HPLC 38
2.3.2.1. Lựa chọn pha động 38
2.3.2.2. Khảo sát pH 41
2.3.2.3. Khảo sát nồng độ đệm 43
2.3.2.4. Tối ưu hóa thành phần pha động 44
a. Khảo sát chương trình gradient pha động trên HPLC/DAD 46
b. Áp dụng chương trình gradient pha độ
ng trên HPLC/MS 51
2.4. Khảo sát khoảng tuyến tính và dựng đường chuẩn 54
2.5. Khảo sát qui trình xử lý mẫu cho các chất màu phân tán 56
2.5.1. Khảo sát dung môi chiết 57
2.5.2. Khảo sát thời gian chiết 57
2.5.3. Khảo sát số lần chiết 58
2.6. Giới hạn phát hiện và giới hạn định lượng của thiết bị 58
2.7. Hiệu suất thu hồi 60
2.8. Đánh giá mức độ ổn định theo thời gian 60
2.9. Đánh giá độ đúng và độ chính xác 62
2.10. Khoảng bất ổn của phương pháp đo 63

2.11. Tiến hành phân tích trên mẫu thật 63
CHƯƠNG 3. KẾT LUẬN 66
PHỤ LỤC
TÀI LIỆU THAM KHẢO

Danh mục các kí hiệu viết tắt dùng trong luận văn
ACN: Acetonitril.
APCI: Kỹ thuật ion hóa hóa học ở điều kiện áp suất khí quyển (atmosphere pressure
chemical ionization).
CAS: Chemical abstracts service.
CI: Chỉ số màu sắc.
DAD: đầu dò mạng điốt.
DIN: Tiêu chuẩn Đức.
ESI: Kỹ thuật ion hóa phun điện tử (electrospray ionization).
EtOH: Ethanol.
GC: Sắc ký khí.
HPLC/MS: Sắc ký lỏng hiệu năng cao ghép đầu dò khối phổ.
HH: Hỗn hợp.
IIS: Institute for Interlaboratory Studies (tổ chức đánh giá kết quả thử nghiệm thành
thạo).
IRM: internal preference material (mẫu tham khảo nội bộ).
MeOH: Methanol.
LOD: Giới hạn phát hiện của thiết bị
LOQ: Giới hạn định lượng của thiết bị.
MSD: Mass selective detector (đầu dò chọn lọc khối phổ).
ND: Not detected (không phát hiện)
RSD: Độ lệch chuẩn tương đối.
SD: Độ lệch chuẩn.
T
r
: Thời gian lưu.
TOF: Time Of Flight (phân tích theo thời gian bay).
TLC: Sắc ký bản mỏng.
TLTK: Tài liệu tham khảo.
UV-Vis detector: đầu dò ở vùng tử ngoại và vùng thấy được.

Sim: Chế độ quét chọn lọc ion.
Danh mục bảng Trang
Bảng 1.1. Ứng dụng thực tế của các nhóm màu nhuộm lên các nền vải 11
Bảng 1.2. Danh sách 9 chất màu nhuộm phân tán trong tiêu chuẩn DIN 54231 15
Bảng 1.3. So sánh sự không tương thích của bộ phận LC và MS 24
Bảng 2.1. Nồng độ gốc của các chuẩn hỗn hợp 30
Bảng 2.2. Nồng độ gốc của các chuẩn đơn 31
Bảng 2.3. Các thông số trên đầu dò MS 32
Bảng 2.4. Mảnh ion mẹ đặc trưng của các chất nhuộm 33
Bảng 2.5. Các ion tươ
ng ứng với thế phân mảnh 34
Bảng 2.6. Lựa chọn dung môi pha động 38
Bảng 2.7. Kết quả khảo sát tại các giá trị pH khác nhau. 41
Bảng 2.8. Khảo sát nồng độ đệm 43
Bảng 2.9. Tối ưu hóa thành phần pha động trên LC/MS 45
Bảng 2.10. Bước sóng ở vùng UV-Vis của các chất 46
Bảng 2.11. Chương trình gradient chạy trên đầu dò LC/DAD 47
Bảng 2.12. Thời gian lưu các chất chạy trên cột C18 LC/DAD 47
Bảng 2.13. Thời gian lưu các chất theo chương trình Gradient (LC/MS và DAD)51
Bảng 2.14. Phươ
ng trình hồi quy và hệ số tương quan của các chất cần phân tích55
Bảng 2.15. Khảo sát dung môi chiết 57
Bảng 2.16. Khảo sát thời gian chiết 58
Bảng 2.17. Khảo sát số lần chiết 58
Bảng 2.18. Giới hạn phát hiện và giới hạn định lượng của thiết bị 59
Bảng 2.19. Hiệu suất thu hồi và độ lệch chuẩn của một số chất 60
Bảng 2.20. Kết quả tham gia thực nghiệm thành thạo 62
Bảng 2.21. Kết quả phân tích một số mẫu thật 64

Danh mục đồ thị, hình vẽ Trang
Hình 1.1. Công thức cấu tạo của 16 chất màu nhuộm gây ung thư 6
Hình 1.2. Màu sắc của các chất ở nồng độ 2 ppm. 7
Hình 1.3. Chứng minh khả năng gây ung thư từ benzidine 13
Hình 1.4. Chương trình gradient pha động theo tiêu chuẩn DIN 54231 16
Hình1.5. Sắc ký đồ tách các chất trên thiết bị LC/MS-ESI (chuẩn 10 mg/l) 17
Hình 1.6. Sơ đồ hoạt động của máy sắc ký lỏng 19
Hình 1.7. Cấu tạo nguồn MS của thiết bị MSD 6120B Agilent.
22
Hình 1.8. Bộ tứ cực phân tích khối 23
Hình 1.9. Nguồn ion hóa ESI 25
Hình 1.10. Giải phóng ion khỏi dung dịch 25
Hình 1.11. Nguồn ion hóa APCI 26
Hình 1.12. Nguồn ion hóa APPI 27
Hình 1.13. Sơ đồ cấu tạo của bộ tứ cực và sự di chuyển của ion trong tứ cực 27
Hình 1.14. Bộ phân tích khối tứ cực hoạt động ở cả hai chế độ Scan và SIM 28
Hình 2.1. Cơ chế phân mảnh ion của một vài chất màu nhuộm 38
Hình 2.2. Khảo sát dung môi pha động 39
Hình 2.3. Chương trình gradient pha động 47
Hình 2.4. Sắ
c ký đồ của 16 chất dùng chương trình gradient (HPLC/DAD) 48
Hình 2.5. Sắc ký đồ của chuẩn đơn dùng chương trình gradient (HPLC/DAD) 48
Hình 2.6. Sắc ký đồ của hỗn hợp 16 chất dùng chương trình gradient (HPLC/MS)52
Hình 2.7. Sắc ký đồ của 16 chất dùng chương trình gradient (nồng độ 5ppm) 54
Hình 2.8. Qui trình xử lý mẫu 56
Hình 2.9. Biểu đồ biểu diễn sự ổn định theo thời gian của chất DY3 61
Hình 2.10. Chế độ SIM phân mảnh DB6 mẫu và chuẩn (thế phân mảnh 180V) 64
Hình 2.11. Chế độ SIM phân mảnh DY3 trên chuẩ
n và mẫu thật (thế phân mảnh
180V) 65

1
LỜI MỞ ĐẦU
Ngày nay hàng may mặc đang đi theo xu hướng đáp ứng các yêu cầu của
người tiêu dùng. Quần áo cần phải có đa dạng màu sắc, mềm mại, dễ giặt giũ,
không nhăn, bền, chắc sau nhiều lần mặc và giặt. Để sản xuất ra các loại quần áo
theo các nhu cầu trên, trước hết quần áo cần phải được nhuộm màu và xử lý với các
phụ gia, trợ chất. Trong danh sách màu nhuộm có khoảng 4.000 chất màu được ghi
nhận. Có khoảng một nửa trong số đó là màu Azo. Rất nhiều chất màu không bám
chắc vào các sợi vải, chúng có thể thôi nhiễm ra trên da trong lúc mặc và theo vào
cơ thể con người. Một số các chất màu có khả năng gây ra dị ứng như Disperse
Blue 3, Disperse Blue 7, Disperse Orange 37, hoặc gây ung thư như Direct Black
38, Direct Blue 6, Basic Violet 14, Một số chất nhuộm ở điều kiện nhất định có
thể gây ảnh hưởng đến sức khỏe củ
a người mặc.
Nhóm màu Azo là nhóm màu có ý nghĩa rất lớn. Có khoảng 500 loại màu
Azo được sản xuất từ các chất có thể gây ung thư là các amin thơm. Khoảng chừng
150 loại màu trong số đó vẫn còn bán trên thị trường. Khi các hợp chất Azo này
thâm nhập vào cơ thể, chúng có thể bị phân hủy trong hệ trao đổi chất của cơ thể và
các amin thơm nguyên thủy sẽ hình thành. Qui trình phân hủy Azo có thể xảy ra
trong đường ruột, trong gan và cũng có thể x
ảy ra trong các loại vi khuẩn trên da
chúng ta. Các hợp chất màu Azo từ quần áo có thể đã bị phân hủy bên ngoài da khi
mặc. Các loại amin thơm hình thành trong thời gian này có thể thẩm thấu dễ dàng
qua da hơn là nguyên phân tử màu.
Các nhà sản xuất tại Đức đã không dùng các loại màu Azo, mà từ đó có thể
thải ra các amine thơm sau quá trình phân hủy. Vấn đề này người ta vẫn tìm thấy
trong các loại quần áo nhập khẩu từ các nước không thuộc EU.

Ở thị trườ
ng Châu Âu, ban hành nghị định 1999/43/EC để cấm buôn bán và
sử dụng các chất nhuộm màu gây ung thư và 3 năm sau đó quyết định 2002/371/EC
đưa ra việc sử dụng hạn chế 9 chất nhuộm màu gây ung thư trên các vật liệu vải
[14]
.
Do vậy các nhà sản xuất hàng hóa, giày dép, xuất khẩu sang thị trường Châu Âu
như Adidas, Clarks, rất quan tâm đến việc kiểm tra chỉ tiêu này để sản phẩm đạt

2
chất lượng cao. Giới hạn cho phép trong sản phẩm là 5mg/l (theo tiêu chuẩn DIN
54231-2005)
[7]
.
Việc xác định nhóm màu gây ung thư đang được nghiên cứu và phát triển
trong nhiều phòng thí nghiệm trên thế giới và một số phòng thí nghiệm dịch vụ
nước ngoài tại Việt Nam nhằm đáp ứng nhu cầu kiểm định sản phẩm để xuất khẩu
của khách hàng. Do đó, đề tài “Phát triển phương pháp xác định một số chất nhuộm
màu gây ung thư trong các loại vải bằng phương pháp sắc ký lỏng hiệ
u năng cao
ghép đầu dò khối phổ (HPLC/MS)“ nhằm đáp ứng nhu cầu trên.
Mục tiêu thực hiện đề tài:
1. Xây dựng phương pháp tối ưu để xác định đồng thời một số chất màu nhuộm
gây ung thư (carcinogenic dyes) trên nhiều loại vải như coton, polyester, vải
tổng hợp polyester, cotton và polyamid.
- Khảo sát tìm điều kiện tối ưu trên hệ máy HPLC/MS.
- Đánh giá phương pháp đã xây dựng.
2.
Áp dụng phương pháp vừa xây dựng để kiểm soát đánh giá chất lượng sản
phẩm.

3
CHƯƠNG 1: TỔNG QUAN
1.1. Giới thiệu về nhóm chất màu nhuộm gây ung thư
[9], [12]
:
Carcinogenic dyes (các chất màu nhuộm gây ung thư) là những chất màu hữu cơ
- các dẫn xuất của nhóm azo, anthraquinone và các hợp chất khác. Về cơ bản chúng
có cấu trúc phẳng và có gắn nhóm chức phân cực. Những loại chất nhuộm này có
khả năng xen vào chuỗi polymer chằng chịt trong polyurethane và các loại sợi tổng
hợp khác, trong đó nhóm phân cực để cải thiện khả năng tan trong nước của chúng,
liên kết lưỡng cực giữa chất màu và polymer cũ
ng ảnh hưởng đến màu sắc của chất
màu. Ban đầu chúng dùng để phát triển phương pháp nhuộm màu lên sợi cellulose,
acetate, bây giờ chúng còn được dùng để nhuộm lên sợi polyester, ngoài ra chúng
cũng có thể sử dụng cho sợi nylon, polyacrylonitrile và nhiều loại sợi tổng hợp mới
kị nước. Chúng còn được tìm thấy trong đa dạng các loại sản phẩm khác như: vải tự

nhiên, đồ chơi, giấy. Rất đáng tiếc là phần lớ
n các loại chất màu nhuộm này chính
là tác nhân gây ung thư vì các chất nhuộm này có chứa nhóm azo có thể bị khử bởi
hiện diện của vi khuẩn trong đường ruột, các enzyme trong gan, hình thành nên
các amin thơm gây ung thư.

1.2. Đặc điểm chung và cấu tạo hóa học của chất nhuộm màu gây
ung thư
[2], [13], [14]
:
Theo qui định của Hiệp Hội Châu Âu (the directive 1999/43/EC) và tiêu chuẩn
Oeko Tex 100 cấm buôn bán sử dụng các loại màu nhuộm gây ung thư này vào năm
1999 và theo qui định 2003/371/EC hạn chế sử dụng 9 chất màu thuộc nhóm này. Ở
đây chúng tôi mở rộng thành xác định 16 chất màu gây ung thư dựa trên yêu cầu
thực tế của khách hàng:


4



5





6

Hình 1.1. Công thức cấu tạo của 16 chất màu nhuộm gây ung thư.

7



Hình 1.2. Màu sắc của các chất ở nồng độ 2 ppm.
Các chất màu nhuộm này được phân chia thành các nhóm sau đây dựa theo
công dụng của chúng.
1.2.1. Nhóm chất màu nhuộm trực tiếp:
Các chất màu nhuộm trực tiếp được nghiên cứu trong đề tài là: Direct Black 38
(DB38), Direct Blue 6 (DB6), Direct Brown 95 (DBr 95), Direct Red 28 (DR28).
Hay còn gọi là chất màu nhuộm tự bắt màu là những hợp chất màu hòa tan trong
nước, có khả năng tự bắt màu vào một số vật liệu như: các sợi cellulose, giấy… nhờ
các lực hấp phụ trong môi trường trung tính hoặc kiềm. Khả năng tự bắt màu của
chất nhuộm trực tiếp phụ thuộc ba yếu tố d
ưới đây: phân tử chất màu nhuộm chứa
một hệ thống liên kết đôi tiếp cách không dưới 8 kể từ đầu nhóm trợ màu này đến
đầu nhóm trợ màu kia, như vậy phân tử chất màu nhuộm sẽ luôn ở trong trạng thái

8
chưa bão hòa hóa trị và có khả năng thực hiện các liên kết Van der Waals và liên
kết hydro với vật liệu. Phân tử chất màu nhuộm có cấu trúc thẳng, sợi cellulose có
cấu tạo phân tử mạch thẳng. Vì thế phân tử chất màu nhuộm mới dễ dàng tiếp cận
với vật liệu và thực hiện các liên kết. Phân tử chất màu nhuộm có cấu tạo phẳng,
các nhân thơm hoặc các nhóm chức của chất màu nhuộm phải nằm trên cùng một
mặt phẳng để nó có thể tiếp cận cao nhất với mặt phẳng của phân tử vật liệu, cũng
là yếu tố quan trọng cho việc phát sinh và duy trì các lực liên kết của nó với vật
liệu.

Phân tử chất màu nhuộm chứa một số nhóm chức nhất định, chủ yếu là nhóm
hydroxyl và nhóm amin (– OH , – NH
2
), những nhóm này vừa làm nhiệm vụ trợ
màu vừa tạo cho thuốc nhuộm thực hiện liên kết hydro với vật liệu. Nhóm màu
nhuộm trực tiếp là loại màu nhuộm mà các ion mang màu của nó liên kết với
cellulose bằng lực liên kết hóa học và các phân tử chất màu nhuộm xen kẻ với xơ
sợi bằng lực liên kết Vander Waals. Tất cả chất màu nhuộm trực tiếp đều hòa tan
trong nước do trong phân tử có chứa nhóm ư
a nước SO
3
Na
-
và khi hòa tan, chúng
phân ly thành ion âm mang màu và ion dương không mang màu.
Ví dụ: Chất màu nhuộm trực tiếp lên sợi cellulose
[13 tr61]
:

1.2.2. Nhóm chất màu nhuộm Acid:
Các chất màu nhuộm acid được nghiên cứu trong đề tài là: Acid Red 26 (AR26),
Acid Violet 49 (AV49).
Đa số loại này là những hợp chất sulfonic hóa chứa một hoặc nhiều nhóm SO
3
H
-

và một vài dẫn xuất carboxyl hóa chứa nhóm -COOH dễ tan trong nước. Chúng

9

được sử dụng để nhuộm trực tiếp lên các loại sợi động vật, tức là các loại xơ sợi có
chứa nhóm baz như len, tơ tằm, sợi tổng hợp polyamid trong môi trường acid và
cũng có thể nhuộm xơ sợi cellulose với sự có mặt của urê. Thuốc nhuộm acid dễ bị
phân hủy dưới tác dụng của kiềm, khả năng bắt màu kém so với chất màu nhuộm
baz, độ bảo lưu thấp, thất thoát theo nước thải nhiều, pH thích hợp trong quá trình
nhuộm màu là 4.5-5.5. Tốc độ nhuộm phụ thuộc vào kích thước của các phân tử
thuốc nhuộm, đặc tính của sợi, nồng độ chất màu nhuộm, nhiệt độ … ngoài ra còn
phụ thuộc vào độ pH của sợi.
Ví dụ: Cơ chế nhuộm chất màu acid lên nylon
[13 P59]
:

1.2.3. Nhóm thuốc nhuộm Baz:
Các thuốc nhuộm Baz được đề cập là: Basic Violet 1 (BV1), Basic Violet 3
(BV3), Basic Red 9 (BR9), Basic Violet 14 (BV14).
Những hợp chất màu nhóm này thường có cấu tạo khác nhau, hầu hết chúng là
các muối clorur, oxalat hoặc muối kép của baz hữu cơ. Chúng có nhóm mang màu
thường là nhóm azo -N=N-, triphenyl metan và nhóm trợ màu thường là nhóm NH
2
,
NR
2
… ngoài ra còn có gốc NH
4
+
, Cl
-
, SO
4
2-

…vì vậy chúng dễ tan trong nước.
Chúng thường được dùng rộng rãi trong công nghệ giấy vì có thể kết hợp với nhóm
acid trong sợi cellulose để tạo thành liên kết muối gắn trên xơ sợi. Nghĩa là chất
màu nhuộm được proton hóa hoặc có nhóm dương điện như amonium, chẳng hạn
dễ kết hợp với điện âm trong xơ sợi. Vì vậy thường nhuộm chất cầm màu axít để
tăng khả nă
ng hòa tan của thuốc nhuộm trong nước. Thêm acid vào dung dịch chất
màu nhuộm để kết tủa chất màu nhuộm lên xơ sợi, tức là giảm khả năng phân ly của
chất màu nhuộm, giảm tốc độ nhuộm và làm màu sắc được đều hơn, nhưng nếu acid
mạnh quá, ngược lại xơ sợi có thể không nhuộm màu được. Các anion cũng làm
chậm tốc độ nhuộm, do chúng tác dụng với thuốc nhuộm tạo thành các phức chất
không có ái lực với xơ sợi, phức chất bị phân hủy chậm ngay cả ở nhiệt độ cao. Khi
thêm các cation vào dung dịch, tốc độ nhuộm chậm lại vì các cation này cạnh tranh

10
với những cation của thuốc nhuộm để chiếm lấy những trung tâm trên vật liệu
nhuộm, nên phải chú ý cả nước dùng để nhuộm, nếu nước cứng thì xuất hiện gốc
muối không hòa tan, làm màu nhạt, nếu có gia nhiệt trong môi trường kiềm thì
thuốc nhuộm bị phá hủy mất màu.

1.2.4. Nhóm chất màu nhuộm phân tán:
Trong đề tài chúng tôi sẽ đề cập đến các chất màu nhuộm phân tán sau:
Disperse Blue 1 (DB1), Disperse Yellow 3 (DY3), Disperse Orange 11(DO11),
Solvent Yellow 1 (SY1), Solvent Yellow 2 (SY2), Solvent Yellow 3 (SY3)).
Loại màu này thường có cấu trúc phân tử nhỏ và hòa tan tốt trong chất dầu
với hạn chế hòa tan trong nước. Phân tử màu được hòa trong sợi và người ta dùng
cho qui trình nhuộm các dung môi hữu cơ (chất dẫn, chất kích hoạt phản ứng). Các
lỗi xảy ra trong qui trình nhuộm (nhuộm quá màu, sai loại sợi…) sẽ dẫn đến tình
trạng giả
i phóng chất màu ra ngoài. Với khả năng hòa tan trong dầu, hạt phân tử

nhỏ và các chất dẫn có sẵn màu có thể thẩm thấu qua da người mặc quần áo.
Những hợp chất màu này không tan trong nước do không chứa các nhóm cho
tính tan như : -SO
3
Na, -COONa. Thuốc nhuộm phân tán hầu hết là các hợp chất
màu azo và antraquinon .
Chúng có độ hòa tan rất thấp trong nước và phải sử dụng ở dạng huyền phù
hay phân tán với kích thước hạt trong khoảng 0.2-2µm, được dùng để nhuộm loại
sợi nhân tạo không ưa nước duy nhất bấy giờ là sợi acetate. Sau này thì thuốc
nhuộm phân tán kiểu mới được tổng hợp để đáp ứng nhu cầu nhuộm của các sợi:
polyamid, polyester, polyacrylonitrile, polyvinylic và các sợ
i tổng hợp khác nữa.
Theo phân lớp kỹ thuật, thuốc nhuộm phân tán có thể chia thành 3 phân
nhóm sau:
+ Loại thông thường và có thể diazo hoá sau nhuộm: thuốc nhuộm phân tán gốc
azo, dẫn xuất của antraquinon, thuốc nhuộm phân tán có cấu trúc khác.
+ Loại trong phân tử chứa kim loại.

11
+ Loại phân tán hoạt tính, có thể liên kết với sợi bằng liên kết hoá trị. Đa số thuốc
nhuộm lớp này được dùng để nhuộm sợi cellulose, số ít để nhuộm len, tơ tằm nhưng
cũng có một vài loại dùng để nhuộm sợi polyamid .
Đặc điểm chung: không chứa nhóm cho tính tan ở phần mang màu cũng
được sản xuất ở dạng bột mịn phân tán cao, nhưng có chứa nhóm phản ứng. Trong
đi
ều kiện nhuộm chúng sẽ thực hiện liên kết hoá trị với sợi và nằm lại trên sợi vừa ở
dạng không tan trong nước vừa ở dạng liên kết với sợi.
1.3. Công dụng
[2]
:

- Là phẩm màu dùng cho nhuộm và in hoa hàng dệt: lụa, tơ tằm, len. Và cho các
ngành như pha chế sơn mài, nhuộm giấy in, văn phòng phẩm, nhuộm da thuộc, lông
thú. Có thể tóm tắt công dụng của các loại chất màu nhuộm nói trên ở bảng 1.1.
Bảng 1.1. Ứng dụng thực tế của các nhóm màu nhuộm lên các nền vải
[10 tr6]
Nhóm sợi dựa trên nguồn
gốc và polymer hóa
Tên nhóm
Acid

Baz
Phân
tán
Trực
tiếp
Sợi cellulose tự nhiên Cotton
Vải lanh
x
x
Sợi protein tự nhiên Len
Tơ
x
x
(x)
(x)
x
x
Sợi cellulose nhân tạo Viscose
Acetate
Triacetate

x
x
x
Sợi polymer nhân tạo Nylon/
Polyamide
Polyester
Acrylic
Polyacrylonitrile
Polypropylene
x

x mod
x mod

x mod
x
x mod
x
(x)

x
x
Sợi tổng hợp Spandex/elastane x mod x x mod
x mod: biến tính để nhuộm được với các chất màu này.

12
1.4. Độc tính
[8], [16]
:

Có nhiều bài báo nghiên cứu về độc tính gây ung thư của các chất màu
nhuộm này, điển hình là bài báo của Viện nghiên cứu khoa học về chất độc quốc gia
Hoa Kỳ (National toxicology program). Tác giả đã chứng minh thành công độc tính
của Direct Black 38, Direct Blue 6, Direct Brown 95 thử nghiệm ở chuột trong 13
tuần
[16]
. Tác giả chia thành 2 nhóm: nhóm 10 con chuột cống và 10 con chuột
thường. Trong từng nhóm, tác giả chia theo giới tính. Mức nồng độ được dùng cho
chuột cống là: 190, 375, 750, 1500, 3000 ppm. Mức nồng độ dùng cho chuột
thường là: 750, 1500, 3000, 6000, 12500 ppm. Những con chuột cống đực và chuột
cống cái khi tiêu thụ các chất màu ở nồng độ 3000 ppm và 1500 ppm Direct Brown
95 chết trước khi kết thúc thí nghiệm. Một con đực tiêu thụ Direct Blue 6 ở nồng độ
1500 ppm, 6 con đực khác tiêu thụ Direct Black 38 ở 1500 ppm và 2 con đực khác
tiêu thụ Direct Brown 95 ở nồng độ 750 ppm cũng chết khi kết thúc thí nghiệm.
Những con còn sống sót khi thử nghiệm nước tiểu đều phát hiện benzidine – nguồn
gốc gây ra bệnh ung thư. Tổ chức IARC (International Agency for Research on
Cancer) cũng đưa ra đánh giá về độc tính của các chất màu như Disperse Yellow 3,
Basic Red 9, Basic Violet 14.
Độc tính của chúng được minh họa bằng cơ chế của quá trình khử các chất
màu nhuộm azo thành các amine thơm gây ung thư
[4]
.


13
Sản phẩm của quá trình khử sẽ tạo benzidine- được chứng
minh là tác chất gây ung thư

Hình 1.3. Chứng minh khả năng gây ung thư từ benzidine
[13 P 238]

.
ABz: N-cetylbenzidine, Ac:Acetyl, Bz: Benzidine, P-450: cytochrome, FMN: flavin
moooxygenase, GSH: glutathione, NAD(P)H: nicotinamide adenine dinucleotide (phosphate),
NAT: N-acetyltransferase, N-CH
3
-Bz: N-methylbenzidine, N-OAc-N’-ABz: N-acetoxy-N’-
acetylbenzidine, N-OH-Bz: N-hydroxybenzidine, N-OH-N’-ABz: N-hydroxy-N’-acetylbenzidine,
N-OH-N-CH
3
Bz: N-hydroxy-N-methylbenzidine, NMT: N-methyltransferase, OAc: acetoxy,
OAT: O-acetyltransferase, PHS: prostaglandin H synthetase, PRX: peroxydase, ROS: reactive
oxygen species.
- Ngoài ra một số trong chúng còn gây dị ứng, viêm da.

14
1.5. Các phương pháp xác định:
1.5.1. Nhận định chung:
Từ lâu, phương pháp TLC là kỹ thuật được áp dụng vào phân tích các chất màu
nhuộm. Phương pháp này có độ nhạy tương đối và thiếu độ tái lặp. Những hạn chế
đáng kể này dần được khắc phục bằng cách áp dụng kỹ thuật HPLC. Việc sử dụng
HPLC vào phân tích các chất màu nhuộm được giới thiệu từ những năm 1980. Tuy
nhiên, phương pháp này cho thấy hạn chế về mặt định danh vì bị nhiễu bởi các chất
trung gian, đồng phân và bản thân một số chất màu có độ tinh khiết thấp. Những
năm gần đây, kỹ thuật LC/MS/MS được áp dụng vào nghiên cứu phân tích các
nhóm màu azo sulfonate, anthraquinone và triphenylmethane trong thực phẩm và
môi trường
[14]
. Tuy nhiên, chưa có bài báo nào nghiên cứu phát triển đồng thời 16
chất màu nhuộm gây ung thư trong vải được báo cáo. Qui trình phân tích theo tiêu
chuẩn DIN 54231-2005 đề cập đến việc xác định 9 chất màu phân tán trên nền vải

được xem là qui trình chuẩn và truyền thống trong xác định các chất màu nhuộm
trên vải. Qui trình này được các phòng thí nghiệm áp dụng với chấp nhận giới hạn
phát hiện trong dung dịch chiết là 5 mg/l và giới hạn thực tế trên sản phẩm là 75
mg/g (cân 0.5 g thể tích chiết 7.5 ml). Hơn nữ
a, một thực trạng được IIS - tổ chức
về thực nghiệm thành thạo liên phòng thí nghiệm nhận định qui trình này cho hiệu
suất thu hồi và độ tái lặp thấp. Độ tinh khiết chuẩn của các nhà sản xuất khác nhau
gây ảnh hưởng lớn đến kết quả đáng giá chung
[9], [17]
.
Qua việc tìm hiểu một số bài báo về xác định các hợp chất màu bị cấm trên
vải, chúng tôi rút ra một số nhận định chung như sau:
- Các tài liệu đa phần đều tập trung vào phân tích các chất màu phân tán
trong khi đó nhu cầu về phân tích các chất màu gây ung thư trong thực tiễn vẫn rất
được quan tâm.
- Các chất màu nhuộm có độ tinh khiết thấp, điều này gây khó khăn cho việc
xác định đồng thời các chất màu bằng đầu dò DAD vì sẽ dễ bị nhiễu bước sóng.

15
- Các chất màu được tập trung xác định nhiều là những chất màu phân tán
gây dị ứng. Phương pháp xác định chủ yếu được nghiên cứu gần đây là phương
pháp LC/MS/MS.
- Những phương pháp đã và đang được nghiên cứu sử dụng để xác định các
chất màu nhuộm thuộc nhóm màu gây ung thư và dị ứng chủ yếu vẫn dựa trên tiêu
chuẩn DIN 54231-2005.
- Chưa có bài báo nào tập trung xác định 16 chất màu gây ung thư bằng
phương pháp LC/MS.
1.5.2. Tiêu chu
ẩn DIN 54231-2005
[7]

:
Tiêu chuẩn DIN 54321-2005 đưa ra qui trình xác định 9 chất màu nhuộm phân tán
gây dị ứng da được liệt kê trong Bảng 1.2

Bảng 1.2. Danh sách 9 chất màu nhuộm phân tán trong tiêu chuẩn DIN 54231

.
a. Phương pháp xác định:
Xác định bằng kỹ thuật TLC hoặc HPLC/DAD/MS.
• Với kỹ thuật TLC:
TLC silica gel 60 tấm. Sự tách biệt trên các tấm TLC sử dụng dung môi I và II hoặc
bất kỳ dung môi khác phù hợp. Dung môi tập trung được thực hiện.

16
- Hỗn hợp dung môi 1: Toluene: Ethanol: NH
4
OH (85: 15: 1.5 theo tỷ lệ thể tích).
- Hỗn hợp dung môi 2: Chloroform: Ethyl acetate: Hexane (60: 30: 20 theo tỷ lệ thể
tích).
• Với kỹ thuật HPLC/DAD/MS:
- Cột pha tĩnh: C
18
, 2.1 mmID*150 mm (5 µm)
- Pha động: 10 mM CH
3
COONH
4
, pH 3.6 / ACN.
- Theo chương trình Gradient.

Hình1.4. Chương trình gradient pha động theo tiêu chuẩn DIN 54231
-
Đầu dò DAD: scan từ 210 nm đến 800 nm.
- Đầu dò MS: scan từ 100 u đến 800 u.
- MS-ESI, thế dương CID 80 V.

17

Hình1.5. Sắc ký đồ tách các chất trên thiết bị LC/MS-ESI (chuẩn 10 mg/l).
b. Qui trình xử lý mẫu:
Tiêu chuẩn này cũng đưa ra qui trình xử lý mẫu như sau: mẫu được cân 0.5 g và
chiết siêu âm trong 7.5 ml MeOH ở (70±2)
0
C trong 30 phút. Sau đó mẫu được lọc
qua màng lọc PTFE (0.45 µm) và phân tích kỹ thuật bằng HPLC/DAD/MS.
1.5.3. Phương pháp LC/DAD
[12]
:
- Nhóm tác giả C. Wang đề cập đến cách xác định 16 chất màu gây ung thư
và gây dị ứng theo phương pháp sắc ký lỏng ghép đầu dò DAD.
Cột sắc ký: C18 (250 mm*4.6 mm)
Tốc độ dòng: 0.8 ml/phút.
Pha động:
A: 15 mM citrate-20 mM tetrabutylammonium hydroxide, pH = 9
B: Tetrahydrofuran
C: Acetonitril
Theo chương trình gradient đã tối ưu, tác giả đã tách được hầu hết các chất
màu. Tuy nhiên vẫn còn một số chất chưa tách tốt như: Disperse Orange 3 chập với
Disperse Yellow 3, Disperse Blue 124 chập với Solvent Yellow 3, Solvent Yellow 2
chập với Disperse Orange 37. Vì các chất phân tích có nhóm màu nhuộm acid và