Optimizacija postupka pripreme uzorka za kromatografsku analizu N-nitrozamina

diplomski rad

• Naslov (engleski): Optimization of the sample preparation procedure for chromatographic analysis of N-nitrosamine
• Autor: Martina Vuković
• Mentor: Sandra Babić (mentor)
• Član povjerenstva: Sandra Babić (predsjednik povjerenstva)
• Član povjerenstva: Irena Škorić (član povjerenstva)
• Član povjerenstva: Kristina Tolić Čop (član povjerenstva)
• Ustanova koja je dodijelila akademski / stručni stupanj: Sveučilište u Zagrebu; Fakultet kemijskog inženjerstva i tehnologije; Zagreb
• Datum i država obrane: 2023-07-07, Hrvatska
• Znanstveno / umjetničko područje, polje i grana: PRIRODNE ZNANOSTI; Kemija

Sažetak

N-nitrozamini su spojevi opće kemijske strukture R1N(-R2)-N=O, a nastaju reakcijama oksidacije sekundarnih ili tercijarnih amina uz pomoć nitrozacijskog sredstva. Pokazujući mutageno i kancerogeno djelovanje na različite organe i tkiva kod ljudi, posljednjih godina postaju predmetom brojnih analitičkih ispitivanja. Upravo provođenje analitičkih ispitivanja predstavlja ključ za sprječavanje nastanka N-nitrozamina i njihova uklanjanja iz vode. U ovome radu ispitivano je sedam N-nitrozamina: N, N-dibutilnitrozni amid (NDBA), N, N-dietilnitrozni amid (NDEA), N, N-dimetilnitrozni amid (NDMA), N, N-dipropilnitrozni amid (NDPA), 4-nitrozomorfolin (NMOR), 1-nitrozopiperidin (NPIP) te 1-nitrozopirolidin (NPYR). Kako bi se zadovoljio cilj rada u vidu optimizacije postupka pripreme uzorka za kromatografsku analizu N-nitrozamina primijenjen je Box-Behnkenov dizajn eksperimenata s tri numeričke varijable na tri razine u kombinaciji s metodom odzivnih površina (RSM). Uzorci vode pripremljeni su ekstrakcijom čvrstom fazom (SPE) uz upotrebu kokosova ugljena kao sorbensa. Nakon provedbe numeričke optimizacije kao optimalni uvjeti ekstrakcije čvrstom fazom primijenjeni su volumen uzorka od 300 ml, volumen eluensa od 12 ml te vrijeme sušenja sorbensa od 10 min. Provedena su dva eksperimenta pri optimalnim uvjetima, pri čemu je jedan uključivao uparavanje otapala iz uzorka na rotacijskom uparivaču, a drugi uparavanje otapala iz uzorka u struji dušika. Prisutnost N-nitrozamina u dobivenim ekstraktima u oba slučaja potvrđena je tekućinskom kromatografijom visoke djelotvornosti uz detektor s nizom dioda (HPLC-DAD) gdje je primjenom gradijentnog eluiranja uz protok od 0,5 ml/min provedena uspješna separacija svih sedam N-nitrozamina na kromatografskoj koloni Kinetex C18 uz korištenje MilliQ vode i acetonitrila kao pokretnih faza. Uspoređujući dobivene odzive odnosno vrijednosti učinkovitosti ekstrakcije moguće je zaključiti kako uparavanje u struji dušika biva učinkovitije za NDMA, NDEA, NDPA i NDBA u odnosu na uparavanje na rotacijskom uparivaču. Gledano s ekonomskog aspekta optimizacijom SPE postupka osigurava se ušteda reagensa i potrošnog materijala, ali i utrošenog vremena samoga znanstvenika.

Sažetak (engleski)

N-nitrosamines are compounds with the general chemical structure R1N(-R2)-N=O that are formed by oxidation reactions of secondary or tertiary amines with the help of a nitrosating agent. Showing mutagenic and carcinogenic effects on various organs and tissues in humans they have become the subject of numerous analytical tests in recent years. Analytical testing is essential to prevent the formation of N-nitrosamines and their removal from water. In this study, seven N-nitrosamines were analysed: N, N-dibutylnitrous amide (NDBA), N, N-diethylnitrous amide (NDEA), N, N-dimethylnitrous amide (NDMA), N, N-dipropylnitrous amide (NDPA), 4-nitrosomorpholine (NMOR), 1-nitrosopiperidine (NPIP) and 1-nitrosopyrrolidine (NPYR). In order to meet the goal of the study in the form of optimization of the sample preparation procedure for the chromatographic analysis of N-nitrosamines, the Box-Behnken design of experiments with three numerical variables at three levels in combination with the response surface methodology (RSM) was applied. Water samples were prepared by solid phase extraction (SPE) using coconut charcoal as a sorbent. After numerical optimization, a sample volume of 300 ml, an eluent volume of 12 ml and a sorbent drying time of 10 min were used as the optimal conditions for solid phase extraction. Two experiments were performed at optimal conditions, one involving the evaporation of the solvent from the sample on a rotary evaporator, and the other the evaporation of the solvent from the sample in a stream of nitrogen. The presence of N-nitrosamines in the obtained extracts in both cases was confirmed by high-performance liquid chromatography with diode array detector (HPLC-DAD) by applying gradient elution at a flow rate of 0,5 ml/min. A successful separation of all seven N-nitrosamines was carried out on the Kinetex C18 chromatographic column using MilliQ water and acetonitrile as mobile phases. By comparing the obtained responses and extraction efficiency values, it is possible to conclude that evaporation in a nitrogen stream is more efficient for NDMA, NDEA, NDPA and NDBA compared to evaporation on a rotary evaporator. From an economic point of view, the optimization of the SPE procedure ensures the saving of reagents and consumables, as well as the time spent by the scientist.

• Ključne riječi: N-nitrozamini; optimizacija; Box-Behnkenov dizajn; metoda odzivnih površina; ekstrakcija čvrstom fazom; tekućinska kromatografija visoke djelotvornosti
• Ključne riječi (engleski): N-nitrosamines; optimization; Box-Behnken design; response surface methodology; solid phase extraction; high-performance liquid chromatography
• Jezik: hrvatski
• URN:NBN: urn:nbn:hr:149:041194
• Studijski program: Naziv: Kemija i inženjerstvo materijala; Vrsta studija: sveučilišni; Stupanj studija: diplomski; Akademski / stručni naziv: magistar/magistra inženjer/inženjerka kemijskog inženjerstva (mag. ing. cheming.)
• Vrsta resursa: Tekst
• Način izrade datoteke: Izvorno digitalna
• Prava pristupa: Otvoreni pristup; Datum isteka embarga: 2024-09-01
• Datum i vrijeme pohrane: 2023-07-26 13:36:56