Phân tích hàm lượng nicotine trong khói thuốc lá

TRƯỜNG ĐẠI HỌC NƠNG LÂM TP.HCM
BM. CƠNG NGHỆ HỐ HỌC

1


Mục lục

A.

Khái

quát

về

Nicotine
I.Nicotine là

gì ?

Nicotine là

một

ancaloit

tìm thấy trong các cây họ Cà (Solanaceae), chủ yếu trong
cây thuốc lá, là một hóa chất có chứa nitơ và với số lượng
TIỂU
LUẬN: XÁC ĐỊNH HÀM LƯỢNG NICOTINE

nhỏ trong cà chua, khoai tây,
KHÓI TRONG THUỐC LÁ
cà tím và ớt chng. Ancaloit
GVHD: Phùng Võ Cẩm Hồng
nicotin cũng được tìm thấy
trong lá của cây coca. Nicotin

SVTH:
1.Nguyễn
Châu 3%
18139016
chiếm Thị
0,6Ngọcđến
trọng
2.Lê Thị Ngọc Hằng 18139045
lượng cây
thuốc18139036
lá khơ, và có
3.Nguyễn
Thị Dun
4. Nguyễn Lý Trung Trinh 18139206

5.Trần Thị Ngọc Quỳnh 18139163
6.Nguyễn Hồng Phúc 18139151
7.Phan Thị Minh Nguyệt 18139122
8. Đỗ Thị Khánh Điệp 18139026

từ 2–7 µg/kg trong nhiều lồi thực vật ăn được. Nicotin

được tổng hợp sinh học thực hiện từ gốc và tích luỹ trên

lá.
2


Nó là một chất độc thần kinh rất mạnh với ảnh hưởng rõ
rệt đến các lồi cơn trùng; do vậy trong quá khứ nicotin
được sử dụng rộng rãi như là một loại thuốc trừ sâu, và
hiện tại các phái sinh của nicotin như imidacloprid tiếp tục
được sử dụng rộng rãi.

II.Thành phần hóa học :
Nicotin là một chất lỏng như dầu, hút ẩm và có thể
trộn lẫn với nước trong dạng bazơ của nó. Là một bazơ
gốc nitơ, nicotin tạo ra các muối với các axít, thơng
thường có dạng rắn
và hịa 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 sơi của nó, và hơi của nó bắt cháy
ở nhiệt độ 95 °C trong khơng khí cho dù có áp suất của
hơi là thấp. Tên thông thường: nicotine.
- Tên khoa học: -(N-metyl-α-pirolidil) piridin
- Công thức phân tử: C10H4N2
3


- Khối lượng phân tử: 162,23 g/mol
- Công thức cấu tạo: gồm một nhân piridine kết hợp với

nhân N-methyl- pirolidine
Do điều này, phần lớn nicotin bị cháy khi người ta đốt điếu
thuốc lá; tuy nhiên, nó được hít vào đủ để gây ra các hiệu
ứng mong muốn

III.Tác hại của nicotine đối với cơ thể người :
1.Vì sao nicotin lại là chất gây nghiện mạnh ?
•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. Tác dụng

4


tương tự xảy ra khi dùng heroin hoặc cocaine. Trong thời
gian sử dụng thuốc, người dùng cảm giác dễ chịu.
•Dopamine là một chất hóa học ở não ảnh hưởng đến
cảm xúc, chuyển động, cảm giác khoái cảm và đau đớn.
Nếu mức độ dopamine não tăng lên, cảm giác mãn
nguyện sẽ cao hơn. Tùy thuộc vào liều lượng nicotine
được sử dụng và kích thích hệ thần kinh của mỗi người
mà nicotine cũng có tác dụng như thuốc an thần.
Khi con người, động vật có vú và hầu hết các loại động

vật khác tiếp xúc với nicotine, sẽ có biểu hiện tăng nhịp
tim, tốc độ tiêu thụ oxy của cơ tim và thể tích của tim.

5


6


2. Cơ thể tiếp nhận nicotine như thế nào?
Sau khi hít khói thuốc lá, nicotine nhanh chóng xâm
nhập vào máu, vượt qua hàng rào máu não và đến não
trong vòng 8 - 20 giây. Trong vòng khoảng 2 giờ sau khi
vào cơ thể, một nửa số nicotine đã được tiêu thụ.
Lượng nicotine có thể xâm nhập vào cơ thể người hút
thuốc phụ thuộc vào:
Loại thuốc lá đang được sử dụng
Lượng khói thuốc hít vào
Có sử dụng bộ lọc hay khơng và loại bộ lọc khói thuốc
Các sản phẩm thuốc lá được nhai, đặt bên trong miệng
hoặc xịt mũi có xu hướng giải phóng lượng nicotine vào
cơ thể nhiều hơn là hút thuốc. Nicotine được phân hủy tại
gan.

IV.Nicotine có ở đâu
Nicotine có trong thành phần của một số loại thực
vật, bao gồm cả cây thuốc lá.
7

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).
Mặc dù nicotine không gây ung thư hoặc gây hại quá
mức, nhưng nó là chất gây nghiện mạnh và khiến mọi
người phải chịu những tác động cực kỳ có hại do phụ
thuộc thuốc lá.

B. PHƯƠNG PHÁP NGHIÊN CỨU
Với đối tượng nghiên cứu là nicotin trong mơi trường
khơng khí và nicotin 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-khí 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 thơng dụng ở các
phịng thí nghiệm. Ngồi ra còn sử dụng một số phương
8


pháp như: Phương pháp chiết lỏng-lỏng, các phương
pháp lấy mẫu khí.

I.Khái quát về phương pháp sắc ký khí
Sắc ký khí (GC) là phương pháp sắc ký được sử dụng
phổ biến trong hóa phân tích để tách và phân tích các hợp
chất bay hơi mà không làm phân hủy thay đổi mẫu.

Ứng dụng: chủ yếu của sắc ký khí bao gồm kiểm tra
độ tinh sạch của một chất cụ thể, hay 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). Trong
một số trường hợp, kỹ thuật sắc ký khí có thể dùng để xác
định một hợp chất nào đó. Trong sắc ký điều chế, phương
pháp ký khí được sử dụng để tinh chế các hợp chất từ
một hỗn hợp.
Nguyên tắc:Trong sắc ký khí, pha động (hay là pha
chuyển động) là một khí mang, thường là một khí trơ như
Heli hoặc một khí khơng hoạt động như Nitơ. 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
9


cột (tương tự cột tách phân đoạn được sử dụng trong
chưng cất). 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).
Các hợp chất ở dạng khí cần phân tích 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.
Ngồi ra, một số thơng số khác có thể được sử dụng để
thay đổi thứ tự hoặc khoảng thời gian lưu: tốc độ dịng khí
mang, chiều dài cột và nhiệt độ. Phân tích bằng sắc ký khí
dựa trên việc so sánh thời gian lưu này.

10


2.Các thành phần của máy sắc ký khí

11


Đầu bơm mẫu (Bộ tiêm mẫu)
Bộ tiêm mẫu là bộ phân đưa mẫu vào dịng khí mang
liên tục. Bộ tiêm mẫu là một bộ phận gắn liền với đầu cột.
Đầu dị
Các loại đầu dị thơng dụng bao gồm đầu dị ion hóa
ngọn lửa (FID) và đầu dị dẫn nhiệt (TCD). Cả 2 loại đầu
dò này đều nhạy với hầu hết chất phân tích với các nồng
độ khác nhau .
•

Đầu dị dẫn nhiệt (TCD): Loại đầu dị thơng dụng nhất
hiện nay, dựa trên độ dẫn nhiệt của vật chất khi đi quanh
một sợi dây Vonfram-rhenium có dịng điện chạy qua. Khi
các phân tử chất cần phân tích tách ra khỏi cột và hịa
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 dị phát hiện
được.

•

Đầu dị 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
12


tử trong q 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.
Đầu dò đốt xúc tác (CCD): dùng để xác định các

•

hydrocarbon cháy được và hydro
Đầu dị phóng ion (DID): sử dụng thiết bị phóng điện

•

điện áp cao để tạo ra ion.
Đầu dị độ dẫn điện phân khơ (DELCD): sử dụng một

•

pha khí và nhiệt độ cao dùng để xác định các hợp chất
clo.
•

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

•

Đầu dị 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.

•

Đầu dị phát xạ ngun tử (AED): mẫu sau khi ra khỏi
cột sẽ được đưa vào một buồng được hoạt hóa bằng siêu
13


âm tạo ra một trường plasma phân hủy các nguyên tố sẽ
tạo ra một phổ phát xạ ngun tử.
•

Đầu dị 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.

•

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

•

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

14


15


2. Cột sắc kí

16


Ngồi ra cịn có cột Wide bore

II. Thiết bị, dụng cụ
Sử dụng các thiết bị, dụng cụ của phòng thử nghiệm
thơng 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 khơng 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) .

17


III.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, nicotin và pic của các thành phần
khói khác, đặc biệt là neophytadien (trong một số tình
huống nhất định pic của nicotin có thể bị yếu đi) phải được
tách tốt.
Các điều kiện vận hành thích hợp là:
- Nhiệt độ cột, 170 0C (đẳng nhiệt);
- Nhiệt độ bơm, 250 0C;
- Nhiệt độ detector, 250 0C;
- Khí mang, heli hoặc nitơ với tốc độ dịng khoảng 30
ml/min;
- Thể tích bơm 2 µl.
Với các điều kiện trên, thời gian phân tích vào khoảng từ 6

min đến 8 min.

18


IV.Lấy mẩu và xử lý mẩu
1.Lấy mẩu:
o
o

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 +

o

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

19


o

Tiến hành hút bằng máy hút

2.Máy hút thuốc phân tích thơng thường

2.Xử lý mẩu:
o

Hồ tan phần ngưng tụ của khối thuốc được hút vào thể
tích dung mơi propan -2-ol khơng 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 tích có thể điều
chỉnh để có được nồng độ nicotin 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

20


tích nên thực hiện càng sớm càng tốt nếu bảo quản thì
nên bảo quản ở 0o C dến 4oC và tránh ánh sáng.

V.Qui trình sắc kí
Hiệu chuẩn sắc kí: Bơm một lượng (2 µl) từng dung dịch
hiệu chuẩn vào sắc ký khí. Ghi lại diện tích (hay chiều
cao) pic của nicotin và chất chuẩn nội. Tiến hành xác định
ít nhất hai lần.
Vẽ đồ thị của nồng độ nicotin theo tỷ lệ diện tích hoặc tính
phương trình hồi qui tuyến tính (nồng độ nicotin theo tỷ lệ
diện tích) từ các dữ liệu này. Đồ thị phải tuyến tính và
đường thẳng hồi qui phải đi qua gốc tọa độ. Sử dụng độ
dốc của phương trình hồi qui.

21


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 tính của dung
dịch này khác với giá trị ban đầu quá 3 % thì phải lặp lại

quy trình hiệu chuẩn đầy đủ.
Xác định: Bơm một lượng (2 µl) phần mẫu thử vào sắc ký
khí. Tính tỷ lệ pic của nicotin/pic chuẩn nội từ dữ liệu diện
tích 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.

22


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.

VI.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.

23


---HẾT---

24