Tối ưu hóa quy trình định lượng chì trong đông dược – mỹ phẩm bằng phương pháp phổ hấp thu nguyên tử

Nghiên cứu Y học Y Học TP. Hồ Chí Minh * Tập 18 * Phụ bản của Số 2 * 2014 Chuyên Đề Dược Học 198 TỐI ƯU HÓA QUY TRÌNH ĐỊNH LƯỢNG CHÌ TRONG ĐÔNG DƯỢC – MỸ PHẨM BẰNG PHƯƠNG PHÁP PHỔ HẤP THU NGUYÊN TỬ Lê Ngọc Định*, Vĩnh Định* TÓM TẮT Mở đầu và đặt vấn đề: Đông dược và mỹ phẩm ngày càng được sử dụng rộng rãi trong đời sống, tuy nhiên việc quản lý về chất lượng và phương pháp kiểm tra chất lượng vẫn chưa được kiểm soát chặt chẽ. Đề tài thực hiện với mục đích xây dựng một quy trình định lượng nhằm đảm bảo chất lượng mỹ phẩm và đông dược, đồng thời làm căn cứ để đánh giá chất lượng của mỹ phẩm và thuốc đông dược. Đối tượng và phương pháp nghiên cứu: Tối ưu hóa quy trình định lượng chì trên mẫu giả định, sử dụng máy quang phổ hấp thu nguyên tử HITACHI Zeeman Z – 2000. Kết quả và bàn luận: Xây dựng được quy trình định lượng chì trong đông dược và mỹ phẩm bằng phương pháp quang phổ hấp thu nguyên tử có giới hạn định lượng là 0,2 ppm. Quy trình định lượng đã được đánh giá với độ đặc hiệu, độ lặp lại cao (RSD < 2,0%), và độ đúng cao (tỷ lệ phục hồi nằm trong khoảng cho phép 90,0 – 107,0%). Miền giá trị của quy trình định lượng đông dược là 0,2 – 4,0 ppm, quy trình định lượng mỹ phẩm là 0,2 – 1,0 ppm. Tiến hành định lượng các mẫu thử theo quy trình đã xây dựng chúng tôi thu được kết quả như sau: 8 mẫu thử đông dược có hàm lượng chì nhỏ hơn giới hạn định lượng của phương pháp, 1 mẫu có hàm lượng chì 2,18 ppm. Với mỹ phẩm, 14 mẫu thử có hàm lượng chì nhỏ hơn giới hạn định lượng của phương pháp. Kết luận: Phương pháp phổ hấp thu nguyên tử có độ nhạy cao, dễ áp dụng, dễ thực hiện trong định lượng kim loại nặng, đặc biệt là chì. Quy trình đã được đánh giá có tính đặc hiệu, độ chính xác và độ đúng cao, đáp ứng đầy đủ yêu cầu của một quy trình định lượng trong kiểm nghiệm dược phẩm. Đạt các yêu cầu về tính phù hợp, an toàn, hiệu quả và tối ưu. Từ khóa: Định lượng chì, Pb, quang phổ hấp thu nguyên tử, AAS OPTIMIZATION OF LEAD QUANTIFICATION PROCEDURE IN TRADITIONAL MEDICINES & COSMETICS BY ATOMIC ABSORPTION SPECTROMETRY METHOD Le Ngoc Dinh, Vinh Dinh * Y Hoc TP. Ho Chi Minh * Vol. 18 - Supplement of No 2 - 2014: 198 - 202 ABSTRACT Introduction: Nowadays, herbal medicines and cosmetics are commonly used. However, they are still not being well administrated and controlled. The purpose of this assay is to optimize a quantification procedure to ensure the quality of traditional medicines and cosmetics, to contribute to quality assessment of traditional medicines and cosmetics. Materials and methods: Lead (Pb) quantification procedure was optimized in spiked samples, using atomic absorption spectrometer HITACHI Zeeman Z – 2000. Result and discussion: Developing and validating lead quantification procedure using atomic absorption spectrometry method. Limit of quan tification of this method is 0.2 ppm. Quantification procedure is validated with selectivity, precision (RSD < 2%), and accuracy (the mean recoveries in the range of 90.0-107.0% of the expected values). Linearity of response are 0.2 – 4 ppm and 0.2 – 1 ppm to traditional medicines and cosmetics, respectively. Quantification results of collected samples showed that 8 herbal drugs have content of Pb less than * Khoa Dược, Đại học Y Dược TP. Hồ Chí Minh Tác giả liên lạc: PGS.TS. Vĩnh Định ĐT: 0903639586 Email: npvdinh@yahoo.com Y Học TP. Hồ Chí Minh * Tập 18 * Phụ bản của Số 2 * 2014 Nghiên cứu Y học Chuyên Đề Dược Học 199 limit of quantification, 1 herbal drug has Pb concentration of 2.18 ppm, 14 cosmetic samples have Pb content below LOQ. Keyword: Determination of plomb, Pb, Atomic absorption spectrometry, AAS ĐẶT VẤN ĐỀ Do tính chất đặc thù của đông dược và mỹ phẩm, chúng đều được sử dụng trong một thời gian dài hơn so với dược phẩm, liều lượng lớn nên việc quản lý chất lượng cũng cần có những yêu cầu đặc biệt chặt chẽ. Cho đến nay, có rất ít những tiêu chuẩn quốc gia trong kiếm soát chất lượng đối với hai mặt hàng mỹ phẩm và đông dược (TCVN 6971 – 2001 về dầu gội đầu, TCVN 5861 – 1994 về phấn rôm ). Với đông dược chỉ có một ít chuyên luận trong DĐVN IV(0). Do vậy, vấn đề nghiên cứu và xây dựng tiêu chuẩn chất lượng cho các mặt hàng này là rất cấp thiết. Một trong những chỉ tiêu quan trọng và chưa được kiểm soát kỹ lưỡng hiện nay là chỉ tiêu về kim loại nặng chì (Pb). Trong bài báo này chúng tôi giới thiệu phương pháp xây dựng quy trình định lượng Pb trong đông dược và mỹ phẩm bằng quang phổ AAS với sự hỗ trợ của phần mềm tối ưu hóa JMP 4.0 (4) (Viện nghiên cứu S.A.S). ĐỐI TƯỢNG - PHƯƠNG PHÁP NGHIÊN CỨU Nguyên liệu Dung dịch chì chuẩn Merck (Mỹ) 1000 ± 2 ppm. 9 mẫu đông dược: Thuốc bột gia truyền “CAM HÀNG BẠC" (SĐK: V37 – H12 – 10, Lô SX: 211011), Tiêu thực “HIỆU CON HƯƠU” (Nhân Phong Đường – TP. HCM), MẬT ONG NGHỆ VIÊN (Cơ sở sản xuất Long Khánh – TP. HCM), VI THỐNG KIM ĐỞM (Vạn An dược hãng – Bình Dương, SĐK: V149 – H12 – 10), VỊ THỐNG TÁN (Cơ sở YDHCT Nguyễn Minh Trí – TP. HCM, SĐK: V1621 – H12 – 10) KIM TIỀN THẢO (Công ty CPDP OPC, Lô SX: 12005), ĐẠI TRÀNG HOÀN P/H (Đông Dược Phúc Hưng - Hà Nội, SĐK: V826 – H12 – 10, Lô SX: 080112), BÀI THẠCH (Công ty CP Dược DANAPHA, Số lô SX: 201111), BỔ THẬN DƯƠNG (Công ty CPDP OPC, Lô SX: 120051) 14 mẫu mỹ phẩm đều là KEM DƯỠNG TRẮNG DA Máy quang phổ AAS Hitachi Zeeman Z – 2000, Phương pháp Tạo mẫu giả định: Đông dược: chọn chế phẩm “Hoạt huyết dưỡng não” của TRAPHACO thêm chì chuẩn, xử lý mẫu theo quy trình đề nghị (A), tỉ lệ thu hồi trung bình trên 6 mẫu là 92,32% (RSD = 1,82%). Do đó chọn quy trình A để tiến hành khảo sát và tối ưu hóa thành quy trình định lượng Pb trong đông dược. Mỹ phẩm: dựa trên mẫu trắng có Abs = 0,0001, thêm chì chuẩn, xử lý mẫu theo quy trình đề nghị (B), tỉ lệ thu hồi trung bình trên 6 mẫu là 92,20% (RSD = 0,48%). Do đó chọn quy trình B để tiến hành khảo sát và tối ưu hóa thành quy trình định lượng Pb trong mỹ phẩm. Khảo sát sự thay đổi tỉ lệ thu hồi của mẫu giả định được so sánh với mẫu chì chuẩn đối chiếu khi lần lượt thay đổi từng điều kiện xử lý mẫu trong phương pháp xử lý mẫu khô – ướt kết hợp. Phương pháp xử lý mẫu đề nghị (3): A: cân chính xác khoảng 2 g mẫu cho vào chén nung 40 ml, đun trên bếp điện cho đến than đen, để nguội. Thêm 2 ml magnesi nitrat 50% và 2 ml acid nitric 40%. Trộn đều, đun trên bếp điện đến cắn khô. Sau đó nung ở 450 °C / 3 giờ. Hòa cắn với 5 ml acid hydrocloric 20%. Đun nhẹ trên bếp điện để hòa tan cắn. Lọc qua giấy lọc vào bình định mức 20 ml, tráng chén nung và giấy lọc bằng nước cất 2 lần, bổ sung nước đến vạch. B: nghiền mịn chế phẩm, cân khoảng 2g chế phẩm cho vào chén nung 40ml. Thêm vào chén nung 1ml dung dịch Pb chuẩn 20ppm được pha loãng từ dung dịch chuẩn gốc Pb 1000 ± 2mg/L. Tiếp tục thêm vào chén 2 ml HNO3 45% và 2 ml Nghiên cứu Y học Y Học TP. Hồ Chí Minh * Tập 18 * Phụ bản của Số 2 * 2014 Chuyên Đề Dược Học 200 magnesi nitrat 40%. Trộn đều, đậy bằng giấy lọc không tro, đun trên bếp điện đếp than đen. Tiếp tục nung ở 550°C trong 3 giờ. Lần lượt thay đổi các yếu tố: Nồng độ magnesi nitrat (%): 20, 30, 40, 50, 60 Nồng độ acid nitric (%): 30, 40, 45, 50, 60, 65 (acid đậm đặc) Nhiệt độ vô cơ hóa (°C): 400, 450, 500, 550 Thời gian (giờ): 3, 4, 5 Từ sự thay đổi của tỉ lệ thu hồi được tính toán qua kết quả đo độ hấp thu trên quang phổ AAS(2), lựa chọn các điều kiện riêng rẽ của từng yếu tố ứng với tỉ lệ thu hồi lớn nhất. Tiến hành các thực nghiệm với các điều kiện đã được thiết kế bằng phần mềm JMP 4.0 (Xử dụng mô hình thí nghiệm Box – Behnken trong thiết kế thí nghiệm). Xử lý số liệu bằng phần mềm. Điều kiện phân tích Bước sóng: 283,3 nm; tốc độ dòng khí acetylen: 2 L/phút; cường độ đèn, 7,5 mA; Tốc độ khí nén: 15 L/phút; độ rộng khe: 1,3 nm; chiều cao ngọn lửa: 7,5 mm. KẾT QUẢ VÀ BÀN LUẬN Tối ưu hóa điều kiện xử lý mẫu đông dược Khảo sát các yếu tố ảnh hưởng đến quá trình xử lý mẫu theo quy trình A: Bảng 1: Kết quả khảo sát ảnh hưởng của các yếu tố đến tỉ lệ thu hồi Yếu tố khảo sát Nhiệt độ (°C) Thời gian (giờ) Acid nitric (%) Magie nitrat (%) Abs Tỉ lệ thu hồi (%) Nhiệt độ 400 3 40 50 0,0104 83,87 450 3 40 50 0,0112 90,32 500 3 40 50 0,0117 94,35 550 3 40 50 0,012 96,77 Thời gian 450 3 40 50 0,0112 90,32 450 4 40 50 0,0117 94,35 450 5 40 50 0,011 88,71 Acid nitric 450 3 30 50 0,0108 87,10 450 3 40 50 0,0114 91,94 450 3 45 50 0,0112 90,32 450 3 50 50 0,011 88,71 450 3 65 50 0,0111 89,52 Yếu tố khảo sát Nhiệt độ (°C) Thời gian (giờ) Acid nitric (%) Magie nitrat (%) Abs Tỉ lệ thu hồi (%) Mg nitrat 450 3 40 20 0,0105 84,68 450 3 40 30 0,0109 87,90 450 3 40 40 0,0116 93,55 450 3 40 50 0,0116 93,55 450 3 40 60 0,0115 92,74 Chuẩn 0,0124 Có thể nhận thấy yếu tố nồng độ acid nitric ảnh hưởng không đáng kể lên tỉ lệ thu hồi. Tiến hành bố trí ma trận tối ưu hóa yếu tố nhiệt độ, thời gian và nồng độ magie nitrat như sau: Bảng 2: Mã hóa các yếu tố khảo sát Các mức của các yếu tố khảo sát -1 0 1 Nhiệt độ 500 550 600 Thời gian 3 4 5 Mg nitrate 40 50 60 Bảng 3: Kết quả các thử nghiệm STT Mã TN Abs Chuẩn đối chiếu Tỉ lệ thu hồi (%) 1 --0 0,0515 0,0566 90,99 2 -0- 0,0526 0,0566 92,93 3 -0+ 0,0520 0,0566 91,87 4 -+0 0,0525 0,0566 92,76 5 0-- 0,0524 0,0566 92,58 6 0-+ 0,0529 0,0566 93,46 7 000 0,0529 0,0566 93,46 8 000 0,0533 0,0566 94,17 9 000 0,0531 0,0566 93,82 10 0+- 0,0528 0,0566 93,29 11 0++ 0,0518 0,0566 91,52 12 +-0 0,0533 0,0566 94,17 13 +0- 0,0535 0,0566 94,52 14 +0+ 0,0526 0,0566 92,93 15 ++0 0,0522 0,0566 92,23 Sử dụng mô hình Box – Behnken trên 15 điều kiện vô cơ hóa mẫu, tiến hành các thí nghiệm với các điều kiện đã được thiết kế, sử dụng công cụ DOE (Design Of Experiment) cho kết quả tối ưu hóa như sau: Điều kiện vô cơ hóa tối ưu dự đoán cho các mẫu đông dược và mỹ phẩm lần lượt là: 600 oC; 3,5 giờ; Mg(NO3)2 45% với tỉ lệ thu hồi dự đoán 94,32%, Y Học TP. Hồ Chí Minh * Tập 18 * Phụ bản của Số 2 * 2014 Nghiên cứu Y học Chuyên Đề Dược Học 201 Hình 1: Kết quả tối ưu hóa điều kiện vô cơ hóa mẫu đông dược theo quy trình A Kiểm tra lại kết quả tối ưu hóa bằng cách chuẩn bị 6 mẫu giả định, thêm vào mỗi mẫu 1ml dung dịch Pb chuẩn 20 ppm, Tiến hành vô cơ hóa theo các điều kiện dự đoán. Đo độ hấp thu cho kết quả tỉ lệ thu hồi là 93,75 ± 1,23%. Tối ưu hóa điều kiện xử lý mẫu mỹ phẩm Tương tự, sử dụng mô hình Box – Behnken trên 15 điều kiện vô cơ hóa mẫu mỹ phẩm, tiến hành các thí nghiệm với các điều kiện đã được thiết kế, sử dụng công cụ DOE (Design Of Experiment) cho kết quả tối ưu hóa điều kiện vô cơ hóa mẫu mỹ phẩm theo quy trình B như sau: Điều kiện vô cơ hóa tối ưu dự đoán cho các mẫu đông dược và mỹ phẩm lần lượt là: 550 oC; 3,0 giờ; Mg(NO3)2 40% với tỉ lệ thu hồi dự đoán 94,46%, Hình 2: Kết quả tối ưu hóa điều kiện vô cơ hóa mẫu mỹ phẩm theo quy trình B Nghiên cứu Y học Y Học TP. Hồ Chí Minh * Tập 18 * Phụ bản của Số 2 * 2014 Chuyên Đề Dược Học 202 Đánh giá quy trình phân tích Tiến hành đánh giá hai quy trình phân tích với kết quả như sau: Quy trình định lượng chì trong đông dược: Đạt các chỉ tiêu về tính đặc hiệu, độ lặp lại (RSD = 0,123%), độ đúng (tỷ lệ thu hồi nằm trong khoảng cho phép 90 – 107%), miền giá trị (0,2 – 4 ppm), giới hạn định lượng (LOQ) là 0,2 ppm, Quy trình định lượng chì trong mỹ phẩm: Đạt các chỉ tiêu về tính đặc hiệu, độ lặp lại (RSD = 1,33%), độ đúng (tỷ lệ thu hồi nằm trong khoảng cho phép 90 – 107%), miền giá trị (0,2 – 1 ppm), LOQ là 0,2 ppm, Định lượng chì trong mẫu thử Tiến hành định lượng chì trong mẫu thử thu thập được trên địa bàn thành phố Hồ Chí Minh, chúng tôi thu được kết quả như sau: Đông dược: 8/9 mẫu đông dược đem định lượng có hàm lượng chì nhỏ hơn giới hạn định lượng, 1/9 mẫu có hàm lượng chì là 2,18 ppm, Mỹ phẩm: 14 mẫu mỹ phẩm đem định lượng có hàm lượng chì dưới LOQ, KẾT LUẬN Sau khi khảo sát và lựa chọn phương pháp xử lý mẫu bằng cách kết hợp phương pháp xử lý mẫu khô – ướt, chúng tôi đã tiến hành khảo sát các yếu tố ảnh hưởng đến quá trình xử lý mẫu, Tiến hành tối ưu hóa các điều kiện tìm được bằng phần mềm JMP 4,0, Từ đó, chúng tôi tìm ra được điều kiện xử lý mẫu tối ưu như sau: Mẫu đông dược: cân khoảng 2 g chế phẩm cho vào chén nung 40 ml, Đun trên bếp điện đến than đen, Thêm vào chén 2 ml acid nitric 45% và 2 ml magnesi nitrat 45%, Trộn đều, đậy bằng giấy lọc không tro, đun trên bếp điện đếp than đen, Nung ở 600 °C trong 3,5 giờ. Hòa tan cắn trong 5 ml acid hydroclorid 20%, Đun nhẹ trên bếp điện để hòa tan cắn. Lọc và tráng chén nung bằng nước cất 2 lần vào bình định mức 20 ml, Bổ sung nước đến vạch, Mẫu mỹ phẩm: cân khoảng 2 g chế phẩm cho vào chén nung 40 ml. Đun trên bếp điện đến than đen, Thêm vào chén 2 ml acid nitric 45% và 2 ml magnesi nitrat 40%. Trộn đều, đậy bằng giấy lọc không tro, đun trên bếp điện đếp than đen, Nung ở 550 °C trong 3 giờ. Hòa tan cắn trong 5 ml acid hydroclorid 20%. Đun nhẹ trên bếp điện để hòa tan cắn, Lọc và tráng chén nung bằng nước cất 2 lần vào bình định mức 20 ml. Bổ sung nước đến vạch, Nếu dịch lọc chưa trong thì lọc tiếp 1 lần nữa, bỏ 5 ml dịch lọc đầu, TÀI LIỆU THAM KHẢO 1. Bộ Y tế (2009), Dược Điển Việt Nam 4, Hà Nội, PL – 38, 101, 117 – 118, 174 – 181, 2. Võ Thị Bạch Huệ, Vĩnh Định (2008), Hóa phân tích tập 2, NXB Y Học, Hà Nội, 138-146, 3. ASEAN standards (2005), ACM THA 05 Testing Method: Determination of heavy metal (Arsenic, Cadmium, Lead and Mercury), 4. SAS Institute Inc (2008), JMP DOE Guide, Release 8: 115 – 126. Ngày nhận bài báo: 10.12.2012 Ngày phản biện nhận xét bài báo: 25.12.2012 Ngày bài báo được đăng: 10.03.2014