English1. Giới thiệu
Dioxin, kể cả các dibenzo-p-dioxin đã polyclo hóa (PCDD), dibenzofuran đã polyclo hóa (PCDF) và biphenyl (PCB) đã polyclo hóa tương tự dioxin là những hợp chất hữu cơ có độc tính cực cao. Nguồn phát thải chủ yếu của các hợp chất này là thông qua đường không khí. Khi giải phóng vào không khí, các dioxin có thể lắng đọng cục bộ trên cây trồng, trên đất gây nhiễm thực phẩm và thức ăn chăn nuôi, thông qua đó tác động đến con người. Do vậy việc kiểm soát giám sát ô nhiễm dioxin, PCB và các hợp chất độc hại khác là rất quan trọng. Đặc biệt là việc giám sát dioxin phát thải từ các nguồn tiềm năng như khí thải lò đốt, khí thải của một số ngành công nghiệp,…. Một trong những phương pháp hỗ trợ cho việc kiểm soát sự tuân thủ về ngưỡng đioxin phát thải từ các nguồn này là phương pháp EPA 23. Phương pháp này quy định việc xác định dioxin phát thải bằng thiết bị sắc ký phân giải cao ghép nối đầu dò khối phổ phân giải cao (HRGC/HRMS). Hiện tại EPA đã sữa đổi cập nhật một số nội dung của phương pháp như: Sử dụng phương pháp pha loãng đồng vị để tính toán kết quả cho tất cả chất phân tích; mở rộng phạm vi phân tích bao gồm cả dioxin/furan, PCB và PAH….
Xem thêm tại đường link: 2019-27842.pdf (govinfo.gov)
Thiết bị phân tích GC/QTOF của Agilent là công cụ tuyệt vời hoàn toàn phù hợp cho việc phân tích kiểm soát sự tuân thủ mức phát thải của dioxin/furan, PCB và PAH theo quy định trong phương pháp này.
2. Các thông tin nổi bậc trong phương pháp EPA 23 bản sửa đổi bổ sung.
Các sửa đổi được đề xuất trong phương pháp EPA 23 bản cập nhật bao gồm một số nội dung đáng lưu ý sau:
- Sử dụng phương pháp pha loãng đồng vị để định lượng tất cả các hợp chất mục tiêu. Vẫn sử dụng thiết bị sắc ký khí kết hợp khối phổ phân giải cao (HRGC/HRMS) để phân tích và cho phép ứng dụng những tiến bộ đương đại trong kỹ thuật phân tích.
- Thay đổi phương pháp kiểm soát chất lượng từ các quy định “fix cứng” hiện tại sang cách tiếp cận dựa trên tính hiệu lực để phương pháp linh hoạt hơn với các tiêu chí hiệu suất cụ thể.
- Phạm vi xác định sẽ được mở rộng bổ sung thêm danh sách các hợp chất mục tiêu bao gồm các hydrocacbon đa vòng (PAHs) và polychlorinated biphenyls (PCB).
Các sửa đổi được đề xuất sẽ cải thiện độ chính xác của Phương pháp EPA 23 và sẽ cung cấp tính linh hoạt cho nhân viên thử nghiệm và phòng thí nghiệm phân tích, những người thực hiện phân tích các hợp chất hữu cơ bán bay hơi (SVOC) từ các nguồn tĩnh đồng thời vẫn đảm bảo cộng đồng thử nghiệm có thể thực hiện phương pháp này một cách nhất quán.
Về thiết bị, yêu cầu hiệu năng thiết bị như sau:
+ Đầu dò khối phổ:
- Nguồn ion hóa có thể hoạt động tối thiểu trong phạm vị 28 – 72 EV.
- Độ chính xác khối: ≤ 5ppm
- Độ phân giải khối: ≥ 25,000
- Hệ thống có khả năng hoạt động, giám sát đồng giời nhiều nhóm ion được chọn
+ Đối với hệ sắc Ký:
- Sai số của nhiệt lò cột và bộ giám sát nhiệt độ lò cột tối đa cho phép ± 1 oC.
- Tốc độ gia nhiệt tối thiểu 20 oC/phút
Về mặt tính đặc hiệu của phương pháp: Tất cả các yêu cầu về tính đặc hiệu của phương pháp đối với phân tách sắc ký, phân tách khối phổ, và các tiêu chí QA/QC
khác đều được quy định cụ thể để phương pháp trở nên linh hoạt nhưng vẫn đảm bảo tính nhất quán khi thực hiện
3. Hệ thống GC/Q-TOF 8890/7250 hãng Agilent – Công cụ tuyệt vời cho phân tích dioxin
Hệ thống GC/Q-TOF 7250 Agilent, cung cấp dữ liệu khối lượng chính xác, độ phân giải cao, đầy đủ với phạm vi dãy khối lượng hoạt động rộng để định tính và định lượng các hợp chất có thể phân tích bằng sắc ký khí. Hệ GC/Q-TOF độ phân giải cao này cho phép sàng lọc khối lượng chính xác khi hoạt động ở chế độ TOF (MS) và nâng cao nhận dạng hợp chất thông qua chế độ Q-TOF (MS/MS), ion hóa điện tử năng lượng thấp và kỹ thuật ion hóa hóa học.
Thiết bị có thể dùng sử dụng trong các nghiên cứu chuyển hóa, sàng lọc thuốc trừ sâu, phân tích dioxin trong các nền mẫu phức tạp, hoặc xác định hợp chất trong chiết xuất thảo dược, GC/Q-TOF luôn cung cấp hiệu suất tối ưu. Hệ thống được thiết kế để phân tích ứng dụng thực tế và được xây dựng để đảm bảo độ bền trong phòng thí nghiệm, GC/Q-TOF khi hoạt động ở chế độ TOF cho phép sàng lọc hàng loạt khối lượng chính xác mang lại sự tin cậy nhất quán về kết quả, và “bức tranh” toàn cảnh về mẫu.
Hệ thống GC/Q-TOF 7250 Agilent là một trong những thiết bị hoàn toàn phù hợp cho phân tích kiểm soát tuân thủ dioxin không những trong thực phẩm, thức ăn chăn nuôi mà còn cả trong môi trường như nước, đất, trầm trích. Thiết bị cũng hoàn toàn phù hợp cho phân tích dioxin trong mẫu khí theo phương pháp EPA 23.
So với thiết bị phân tích cung từ, GC/Q-TOF 7250 Agilent có nhiều ưu điểm và nhiều ứng dụng hơn. Đầu dò khối phổ cung từ không thể sử dụng để phân tích tầm soát có mục tiêu và không mục tiêu (ví dụ như thuốc trừ sâu) trong đó phạm vi xác định và định lượng được yêu cầu đối với một số lượng lớn các hợp chất cùng một lúc; công nghệ Q-TOF (Thời gian bay) không những đảm bảo được các tiêu chí hiệu năng thiết bị tương tự như cung từ mà còn có thêm những tín năng vượt trội như có thể quét một khoảng khối rộng từ m/z 20 – 1200 mà vẫn đảm bảo độ phân giải cao. Tốc độ quét nhanh cho phép thu được toàn bộ dải phổ mà không bị mất tín hiệu với độ lệch khối nhỏ hơn 5ppm.
Dữ liệu được trình bày sau đây cho thấy khả năng phân tích của GC/Q-TOF có độ phân giải cao khối lượng chính xác để phân tích dioxin. Các tiêu chí cần có về hiệu năng của thiết bị để đảm bảo kết quả phân tích dioxin đều đạt được. Tỷ lệ ion đủ điều kiện không được vượt quá 15% so với giá trị tỷ lệ ion lý thuyết, khả năng phân giải khối > 10.000 tính toán tại 10% chiều cao peak, độ chính xác khối nhỏ hơn 5 ppm và điểm chuẩn thấp nhất có giá trị S/N > 10 . 7250 GC/Q-TOF đáp ứng hoặc vượt qua từng yêu cầu này.
Hình 1: Cấu tạo hệ thống GC/Q-TOF 7250
Yêu cầu của EPA về độ phân giải, độ chính xác khối của hệ thống:
EPA yêu cầu độ phân giải của khối phổ tại 1/2 chiều cao của peak là > 25,000 và độ sai lệch khối tối đa cho phép là 5 ppm. Từ hình 2, kết quả tune hệ thống GC/QTOF 7250 có thể thấy độ phân giải thu được cho tất cả các mass với m/z >100 là 26,184. Độ lệch khối lớn nhất là 0.38 ppm (Xem hình 2). Như vậy có thể thấy độ phân giải của hệ thống hoàn toàn phù hợp với yêu cầu theo quy định của EPA
Hình 2. Kết quả tune hệ thống GC/QTOF
Yêu cầu về S/N và độ tuyến tính, tỉ lệ ion, độ phân tách sắc ký.
Về tiêu chí S/N: EPA yêu cầu xây dựng đường chuẩn tối thiểu 5 điểm, nồng độ của điểm chuẩn nhỏ nhất là CS1 tương đương 0.5 ng/ml. S/N của chất phân tích ở mỗi điểm chuẩn phải ≥ 10. Kết quả cho thấy S/N nhỏ nhất 12.8 hoàn toàn phù hợp theo quy định của EPA (Xem hình 3)
Hình 3. Tỉ lệ S/N của DDs/CDFs tại điểm chuẩn CS1
Hình 4. Sắc Ký đồ và đường chuẩn của 2,3,7,8 – TCDD.
Về tiêu chí độ tuyến tính: Tất cả các chất đều tuyến tính tốt, thể hiện qua giá trị %RSD của RF cho tất cả các chất đều ≤ 15%, hoàn toàn đáp ứng theo yêu cầu của phương pháp EPA. Trên hình 4 là ví dụ về chất 2,3,7,8 – TCDD với %RSD của RF là 9.87.
Về tiêu chí tỉ lệ ion: EPA quy định tỷ lệ ion không được quá 15% giá trị lý thuyết hoặc không vượt quá 10% điểm chuẩn CS3. Cho tất cả các chất phân tích, sai lệch tỉ lệ ion đều nằm trong giá trị cho phép. Trên hình 4 là ví dụ về chất 2,3,7,8 – TCDD với tỉ lệ ion là 83.9%. Khoản giá trị cho phép là 65% – 89%.
Về độ phân tách sắc Ký: EPA quy định độ xen phủ giữa 2,3,7,8-TCDD và các đồng phân tetra-dioxin khác tại m/z = 319,8965; và giữa 2,3,7,8-TCDF và các đồng phân tetra-furan khác tại m/z = 303,9016 không được vượt quá 25 %. Sắc Ký đồ hình 4 cho thấy. Độ xen phủ giữa 2,3,7,8-TCDD và đồng phân tetra-dioxin kề bên là 10.9% hoàn toàn đáp ứng theo yêu cầu.
Sự chênh lệch thời gian lưu giữa ion định lượng và ion định tính: Theo quy định của EPA ≤ 2s. Trên hình 4, chênh lệch thời gian lưu giữa ion định lượng và ion định tính là (27.253 – 27.261)*60s = -0.48s. Hoàn toàn phù hợp theo yêu cầu của phương pháp.
Giới hạn phát hiện thiết bị:
Giới hạn phát hiện của thiết bị được đánh giá bằng cách đo lặp lại 8 lần điểm chuẩn có nồng độ như sau; 1ng.mL-1 TCDD & TCDF, 2,5ng.mL-1 Penta và Hepta, 10ng.mL-1 OCDD & OCDF. IDL được tính toán bằng cách nhân hệ số Student, độ tin cậy 99% với độ lệch chuẩn. Kết quả phân tích đạt được như hình 5. IDL của thiết bị hoàn toàn đáp ứng phương pháp EPA
Hình 5. Kết quả tính toán IDL thiết bị.
Sắc Ký đồ đại diện cho một số hợp chất phân tích khi chạy lặp điểm CS1 được trình bài như hình 6.
Căn cứ vào các dữ liệu khảo sát, có thể kết luận, GC/Q-TOF Agilent với khả năng phân giải cao, độ chính xác khối và độ nhạy cao cung cấp dữ liệu đáp ứng hoàn toàn các tiêu chí về tính đặc hiệu theo quy định của EPA.
Hình 6: Hình ảnh sắc Ký đồ của một số dioxin/furan khi chạy lặp lại chuẩn CS1
Ngoài ra, hệ thống GC-QTOF của Agilent còn có các đặc trưng nổi bậc sau:
- Xác định các hợp chất thông qua dữ liệu khối lượng chính xác, độ phân giải cao và phát hiện nhạy.
- Định lượng các chất phân tích một cách chính xác trên một dải khối rộng, mà không làm giảm chất lượng phổ.
- Giảm mức phức tạp của dữ liệu phổ với EI năng lượng thấp để ion hóa nhẹ hơn và tăng cường ion phân tử (ứng dụng cụ thể)
- Cung cấp các loại dữ liệu phổ bổ sung với quá trình ion hóa hóa học có sẵn cho cả phân tích chế độ dương và âm
- Tăng cường sự tự tin trong việc phát hiện hợp chất với thuật toán MassHunter SureMass và ion hóa hiệu quả cao để trích xuất chính xác và nhạy các phổ hợp chất so sánh với thư viện nhằm có kết quả chất lượng với điểm số cao.
- Tăng cường nhận dạng hợp chất với độ trung thực phổ cao để đối sánh thư viện cho kết quả đáng tin cậy và độ trung thực đồng vị để tạo ra các công thức hóa học có thể kiểm chứng
- Phát hiện các hợp chất mục tiêu ở hàm lượng vết trong sự hiện diện của các hợp chất nền mẫu ở hàm lượng lớn với dải phổ rộng
- Làm sáng tỏ cấu trúc hóa học với khả năng hoạt đông ở mode Q-TOF (MS/MS) và phần mềm tương quan cấu trúc phân tử giúp tiết lộ chi tiết hơn
- Đảm bảo chất lượng dữ liệu tuyệt vời ngay cả đối với các peak sắc ký sắc nhọn khi hoạt động với tốc độ thu thập dữ liệu cao lên đến 50 phổ mỗi giây
- Thích hợp trong các ứng dụng sàng lọc, hồ sơ sinh trắc, khám phá và nhiều ứng dụng khác, bằng cách sử dụng phần mềm MassHunter toàn diện
- Hệ thống GC 8890 thông minh thúc đẩy hiệu năng với tính năng chẩn đoán và giám sát, đồng thời đơn giản hóa quyền truy cập vào quá trình hoạt động thông qua màn hình cảm ứng và giao diện trình duyệt tích hợp
- Hỗ trợ điều khiển cả về tốc độ dòng và nhiệt đối với hệ thống GCxGC được thiết kế để linh hoạt trong việc nâng cao độ phân giải sắc ký để phát hiện hợp chất chọn lọc