Phân tích hàm lượng nicotine trong khói thuốc lá

Báo cáo tiểu luận
XÁC ĐỊNH HÀM LƯỢNG NICOTINE
TRONG KHÓI THUỐC LÁ
GVHD: Phùng Võ Cẩm Hồng

Thành viên nhóm:
1. Nguyễn Lý Trung Trinh

18139206

5. Đỗ Thị Khánh Điệp

18139026

2. Trần Thị Ngọc Quỳnh 18139163

6. Nguyễn Thị Ngọc Châu

3. Nguyễn Hồng Phúc

7. Lê Thị Ngọc Hằng18139045

18139151

4. Phan Thị Minh Nguyệt

18139122

8. Nguyễn Thị Duyên

18139016

18139036


XÁC ĐỊNH HÀM LƯỢNG NICOTINE
TRONG KHỐI THUỐC LÁ
1.Lí do chọn
đề tài
Thống kê thực trạng
về sử dụng thuốc lá
hiện nay

Tác hại của khói thuốc
lá nói chung

2.Tìm hiểu
vấn đề

3. Khai thác
vấn đề

Nicotine là gì ?

Khái qt về phương
pháp sắc kí khí

Tác hại của Nicotine

Tìm hiểu về q trình
phân tích hàm lượng

Nicotine
trong
khói
thuốc lá bằng phương
pháp sắc kí khí


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. Ngồi ra, cịn 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

Những
người
thường xuyên sử
dụng thuốc lá và đột
nhiên ngừng sử
dụng thuốc lá sẽ có
các triệu chứng sau:

•
•
•
•
•
•
•
•
•
•
•

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
Nhức đầu, mệt mỏi
Tăng sự thèm ăn, tăng cân
Táo bón và khí đốt
Ho, khơ miệng, đau họng và mũi nhỏ giọt
Tức ngực, nhịp tim chậm.


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 khơ, và
có từ 2–7 µg/kg trong nhiều lồi
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, thơng 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 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: 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 mơi
trường khơng 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 phịng thí nghiệm. Ngồi ra cịn 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
1. Khái niệm:
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.

2. Ứng dụng
Kiểm tra độ tinh sạch của một chất cụ thể

Sắc kí khí

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, khơng 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 thơng qua: tốc độ dịng 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 dịng khí mang liên tục. Bộ
tiêm mẫu là một bộ phận gắn liền với đầu cột.

2.

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


b. 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 tử trong quá trình nhiệt phân,
từ đó tạo ra dịng 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 dị phóng ion (DID): sử dụng thiết bị phóng điện điện áp cao để tạo ra ion.
e. 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.

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 dị 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 cịn gọi là GC-MS có độ nhạy và hiệu quả cao kể cả đối với lượng mẫu
nhỏ
k. 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).


Một số loại đầu dò


3. Cột sắc kí

Ngồi ra cịn có cột Wide bore


IV. Tìm hiểu về q 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 phịng 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 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.
 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 tch bơm, 2 µl.
Với các điều kiện trên, thời gian phân tch vào

khoảng từ 6 min đến 8 min


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
Hồ 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 tốn 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.