Đồ án tốt nghiệp
GVHD: PGS.TS. Cung Thị Tố Quỳnh
MỞ ĐẦU Theo dự báo của Uỷ ban Dân số và Phát triển của Liên hợp quốc, vào giữa thế kỉ XXI dân số thế giới sẽ tăng thêm khoảng 3 tỉ người. Dân số ngày càng tăng nhanh đã tạo ra gánh nặng cho nền sản suất nông nhiệp lương thực, vì cùng với một diện tích canh tác nhất định và đang có xu hướng bị thu hẹp lại phải cung cấp đủ số lượng lương thực cho số đầu người luôn gia tăng. Để tăng năng suất lao động, người ta đã sử dụng nhiều biện pháp đan xen như: thâm canh tăng vụ, cải tiến giống…một trong những biện pháp không thể thiếu là sử dụng thuốc bảo vệ thực vật. [10] Hóa chất bảo vệ thực vật (HC BVTV) được coi là một vũ khí có hiệu quả của con người trong việc phòng chống dịch hại, bảo vệ cây trồng. Bên cạnh ưu điểm là bảo vệ năng suất cây trồng, HC BVTV còn gây ra nhiều tác hại khác như làm ô nhiễm môi trường, gây độc cho người và gia súc, tăng chi phí sản xuất và nhất là để lại tồn dư trong nông sản gây ảnh hưởng đến chất lượng nông sản và sức khỏe người tiêu dùng. Tác động tiêu cực của HC BVTV càng trở nên nghiêm trọng khi con người sử dụng không đúng cách và quá lạm dụng vào thuốc. Thiết bị sắc ký khí ghép khối phổ có khả năng phân tích cùng một lúc hàng trăm chất cho độ chính xác cao, rất hiệu quả trong phân tích HC BVTV trong các mẫu rau bởi 1 lần bơm mẫu sẽ có sàng lọc được nhiều chất. Phân tích định tính, định lượng chính xác các thành phần của HC BVTV trong mẫu rau bằng phương pháp sắc ký khí ghép khối phổ là việc rất cần thiết, giúp cho quá trình sàng lọc sản phẩm sạch có giá trị kinh tế cao có được kết quả xét nghiệm chính xác hơn, nhanh hơn. Lượng mẫu phân tích lấy ít hơn do độ nhạy của thiết bị cao. Với những lí do trên, chúng tôi đã thực hiện đề tài: “Xác định dư lượng một số hóa chất bảo vệ thực vật nhóm Pyrethroid và Lân hữu cơ trong một vài loại rau bằng phương pháp sắc ký khí ghép khối phổ”.
Nhóm sinh viên: Đặng Thị Lành - Nguyễn Thị Thùy Trang
Page 1
Đồ án tốt nghiệp
GVHD: PGS.TS. Cung Thị Tố Quỳnh
Với mục tiêu thực hiện đề tài là: Tiến hành phân tích định tính và xác định dư lượng 5 loại hóa chất bảo vệ thực vật (Cypermethrin, Permethrin, Chlorpyriphos, Metalaxyl, Malathion) trong mẫu rau. Để hoàn thoành mục tiêu trên, chúng tôi đã tiến hành nghiên cứu các nội dung, bao gồm: Đánh giá điều kiện phân tích và độ ổn định GC-MS trong phân tích hóa chất bảo vệ thực vật. Đánh giá phương pháp phân tích. Tiến hành phân tích thực nghiệm và xác định dư lượng một số hóa chất bảo vệ thực vật nhóm Pyrethroid và Lân hữu cơ có trong 10 loại rau trên địa bàn Hà Nội.
Nhóm sinh viên: Đặng Thị Lành - Nguyễn Thị Thùy Trang
Page 2
Đồ án tốt nghiệp
GVHD: PGS.TS. Cung Thị Tố Quỳnh CHƯƠNG 1: TỔNG QUAN
1.1. Tổng quan về hóa chất bảo vệ thực vật 1.1.1. Khái niệm về hóa chất bảo vệ thực vật Tổ chức Nông nghiệp và Lương thực của Liên Hiệp Quốc (FAO) đã đưa ra định nghĩa khá hoàn chỉnh về hóa chất bảo vệ thực vật (HC BVTV) như sau: “ HC BVTV là bất kì hợp chất hay hỗn hợp được dùng với mục đích ngăn ngừa, tiêu diệt hoặc kiểm soát các tác nhân gây hại bao gồm vật chủ trung gian truyền bệnh của con người hoặc động vật, các bộ phận không mong muốn của thực vật hoặc động vật gây hại hoặc ảnh hưởng đến các quá trình sản xuất, chế biến, bảo quản, vận chuyển, mua bán thực phẩm, nông sản, gỗ và các sản phẩm từ gỗ, thức ăn chăn nuôi hoặc hợp chất được phân tán lên động vật để kiểm soát côn trùng, nhện hay các đối tượng khác trong cơ thể chúng. HC BVTV còn được dùng làm tác nhân điều hòa sinh trưởng thực vật, chất làm rụng lá, chất làm khô cây, tác nhân làm thưa quả hoặc ngăn chặn rụng quả sớm. Cũng có thể dùng HC BVTV cho cây trồng trước cũng như sau khi thu hoạch để bảo vệ sản phẩm không bị hỏng trong quá trình vận chuyển” [18]. 1.1.2. Phân loại thuốc bảo vệ thực vật theo nguồn gốc hóa học Có nhiều cách phân loại HC BVTV như: Phân loại theo công dụng, theo nhóm độc, theo thời gian phân hủy… [25]. Tuy nhiên trong phạm vi nội dung Đồ án chúng tôi xin phân loại HC BVTV theo nguồn gốc hóa học. Căn cứ vào bản chất hóa học của các loại HC BVTV, chúng được phân chia thành các nhóm khác nhau. + Nhóm hợp chất clo hữu cơ (cơ clor): HC BVTV Clo hữu cơ là hợp chất hữu cơ được hình thành khi thay thế các nguyên tử hydro của phân tử hydrocarbon và dẫn xuất bằng các nguyên tử clo. Trong phân tử các hợp chất này tồn tại vòng benzen hoặc dị vòng (O, N, S…), thường là các dẫn xuất clo của một số hợp chất như Diphenylethane, Cyclodiene, Benzene, Hexane… Đặc điểm quan trọng của các hợp chất này là độc tính cao, Nhóm sinh viên: Đặng Thị Lành - Nguyễn Thị Thùy Trang
Page 3
Đồ án tốt nghiệp
GVHD: PGS.TS. Cung Thị Th Tố Quỳnh
phổ tác động rộng ng như nhưng kém chọn lọc và rất bền vững ng trong môi trường, tr thời gian phân hủyy dài, do đđó chúng ít bị đào thải và tích lũy vào cơ ơ thể th sinh vật qua chuỗi thức ăn. n. Chính vvì dư lượng HC BVTV trong nông sản, sự tích lũy và đầu độc cao với cơ thể con ng người, động vật mà ngày nay đa số các HC BVTV Clo hữu h cơ đã bị cấm sử dụng. Điển hình cho các ch chất bị cấm sử dụng như:: DDT, Chlordane, Toxaphene, Dieldrin, Aldrin, Endrin...; m một số chất còn dùng nhưng giới hạn n như: nh Difocol, Methoxychlor.
Hình 1.1: Công th thức cấu tạo của DDT + Nhóm hợp chất Lân hhữu cơ (phosphor hữu cơ) HC BVTV nhóm lâ lân hữu cơ chủ yếu là hợp chất củaa Photpho hóa trị tr V, chúng là các este của acid pho phosphoric (H3PO4) và dẫn xuất. Các hợp chấtt cơ c phosphor có độc tính rấtt cao nên hi hiệu lực diệt trừ sâu hạii cao và nhanh chóng, phổ ph tác dụng rộng, kém bền vững ng trong môi tr trường kiềm và axit. Cơ chế hoạtt động đ của nhóm này dực trên nguyên tắắc: ức chế enzyme Cholinesterase (ChE) không phục ph hồi do enzyme ChE bị phossphoryl hóa (WHO, 1996). Hậu quả là làm ứ động Acetylcholine gây rốii lo loạn dẫn truyền hệ Cholonergic. Nhiễm độcc Lân hữu h cơ là nhiễm độcc Acetylcholin Acetylcholine nội sinh. Acetylcholine là mộtt trong số s các chất dẫn truyền luồng thầnn kinh quan tr trọng chi phối sự truyền dọcc các xung thần th kinh qua các chỗ nốii synaptic và m một số trường hợp qua các chỗ nối cơ thần n kinh. Điển hình củaa nhóm ch chất này bao gồm: m: Methyl Parathion, Ethyl Parathion, Diethyl phosphorofluoridate, Dimefox, Tetraethyl pyrophosphat (TEPP),…Cho
Nhóm sinh viên: Đặng Thị Lành - Nguyễn Thị Thùy Trang
Page 4
Đồ án tốt nghiệp
GVHD: PGS.TS. Cung Thị Tố Quỳnh
đến nay đã có khoảng 100 chất khác nhau được đem vào thương mại hóa. Đây là nhóm thuốc hữu cơ thông dụng nhất hiện dùng.
Hình 1.2: Công thức cấu tạo của Dimefox + Nhóm hợp chất Carbamat Đây là nhóm thuốc được dùng rộng rãi bởi thuốc tương đối rẻ tiền, hiệu lực cao mà ít tồn lưu trong môi trường. Thuốc là dẫn xuất của axit cacbamic. Có chứa các nhóm phụ Dithiocacbamates, Thiocarbamates mang Lưu huỳnh. Ngoài dạng thuốc trừ sâu còn có thuốc trừ nấm bệnh, trừ cỏ, trừ ốc sên… Đối với động vật, thuốc Carbamat gây tổn thương cho hệ thần kinh và một số khác gây độc cho động vật có vú bao gồm cả con người. Hợp chất nhóm này không tích lũy trong mô mỡ do vậy tính độc của chúng thường ngắn và sinh vật có thể phục hồi. Các hóa chất nhóm carbamat thông dụng như: Carbaryl (Sevin), Aldicarb (Temik) và Methomyl Ester cacbamat là dẫn xuất của acid carbamic (H2N-COOH) không bền vững và dễ phân hủy thành CO2 và NH3.
Hình 1.3: Công thức cấu tạo của Carbaryl + Nhóm hợp chất Pyrethroid Là những thuốc trừ sâu có nguồn gốc từ tính sát trùng của hoa thủy cúc Crysanthemum thường gặp nhất là C.cineraraefolium cùng với tính diệt côn trùng Nhóm sinh viên: Đặng Thị Lành - Nguyễn Thị Thùy Trang
Page 5
Đồ án tốt nghiệp
GVHD: PGS.TS. Cung Thị Tố Quỳnh
mạnh mẽ, Pyrethrin có ưu điểm là ít tồn lưu trong môi trường. Pyrethrin và các chất Carbamat là những chất độc kênh muối (sodium channel) của màng thần kinh. Các Pyrethroids thực chất là các chất gây độc chức năng, hậu quả xấu của thuốc mang tính thứ cấp là hậu quả của sự kích thích quá độ hệ thần kinh. Một số chất thuộc nhóm này như: Allethrin, Barthrin, Bioallethrin, Bioresmethrin, Cismethrin, Fenfluthrin, Cyhalothrin, Cypermethrin…
Hình 1.4: Công thức cấu tạo của Allethrin 1.1.3. Tác hại của hóa chất bảo vệ thực vật [10] Hầu hết hóa chất bảo vệ thực vật đều độc với con người và động vật máu nóng ở các mức độ khác nhau. Theo đặc tính, HC BVTV được chia làm hai loại: chất độc cấp tính và chất độc mãn tính. -
Chất độc cấp tính: mức độ gây độc phụ thuộc vào lượng thuốc xâm nhập vào
cơ thể. Chúng không đủ khả năng gây tử vong, dần dần bị phân giải và bài tiết ra ngoài. Loại này bao gồm các chất: Pyrethroid, những hợp chất Photpho hữu cơ, Carbamat, thuốc có nguồn gốc sinh vật. -
Chất độc mãn tính: có khả năng tích lũy lâu dài trong cơ thể vì chúng rất bền,
khó bị phân giải và bài tiết ra ngoài. Những chất này gồm nhiều hợp chất chứa Clo hữu cơ, thạch tím (Asen), chì (Pb), thủy ngân (Hg). Đây là những loại rất nguy hiểm. Hóa chất bảo vệ thực vật có thể xâm nhập vào cơ thể người và động vật bằng nhiều con đường khác nhau. Ba con đường chính đó là: hô hấp, tiêu hóa và tiếp
Nhóm sinh viên: Đặng Thị Lành - Nguyễn Thị Thùy Trang
Page 6
Đồ án tốt nghiệp
GVHD: PGS.TS. Cung Thị Tố Quỳnh
xúc trực tiếp. Khi tiếp xúc với hóa chất bảo vệ thực vật con người có thể bị nhiễm độc cấp tĩnh hay mãn tính, tùy thuộc vào phạm vi ảnh hưởng của thuốc. + Nhiễm độc cấp tính: Là nhiễm độc tức thời khi có một lượng đủ lớn hóa chất xâm nhập vào cơ thể. Triệu chứng của bệnh tỉ lệ với việc tiếp xúc và trong một số trường hợp nặng có thể dẫn tới tử vong. Biểu hiện bệnh lí của nhiễm độc cấp tính: mệt mỏi, ngứa da, đau đầu, buồn nôn, hoa mắt chóng mặt, khô họng, mất ngủ, tăng tiết nước bọt, yếu cơ, chảy nước mắt, sảy thai, đặc biệt có thể gây tử vong. +
Nhiễm độc mãn tính: Là nhiễm độc gây ra do tích lũy dần dần trong cơ thể.
Thông thường không có biểu hiện nào sau mỗi lần nhiễm. Sau một thời gian dài, một lượng chất độc lớn tích tụ trong cơ thể sẽ gây ra các triệu chứng lâm sàng. Biểu hiện bệnh lí của nhiễm độc mãn tính là: kích thích các tế bào ung thư phát triển gây quái thai, dị dạng, suy giảm trí nhớ và khả năng tập trung, suy nhược nghiêm trọng, ảnh hưởng đến hệ thần kinh, gây tổn hại cho gan, thận và não. 1.1.4. Tình hình tồn dư các loại HC BVTV trong rau Theo báo cáo của cục bảo vệ thực vật, có 23% số hộ dân vi phạm quy định về sử dụng thuốc bảo vệ thực vật, dẫn đến tồn dư hóa chất bảo vệ thực vật trên nông sản. Một số loại hóa chất đã bị cấm nhưng hiện vẫn có nhiều người tìm cách đưa về nông thôn. Số mẫu rau tươi có lượng hóa chất chiếm 30-60%, trong đó số mẫu có dư lượng vượt quá giới hạn cho phép chiếm từ 4-16%, một số HC BVTV bị cấm sử dụng như Methamidophos vẫn còn dư lượng trong rau. [7] Trong năm 2013, Cục Bảo vệ thực vật đã lấy 25 mẫu rau và 5 mẫu quả tại các tỉnh phía bắc (TP Hà Nội và tỉnh Vĩnh Phúc) để kiểm định. Kết quả có 11 mẫu rau có dư lượng thuốc bảo vệ thực vật ở mức độ khác nhau. Ở các tỉnh phía Nam, trên 35 mẫu rau và 5 mẫu quả ở Tp Hồ Chí Minh, Bình Dương, Tiền Giang kết quả là trên 50% mẫu có dư lượng thuốc bảo vệ thực vật ở mức độ khác nhau.
Nhóm sinh viên: Đặng Thị Lành - Nguyễn Thị Thùy Trang
Page 7
Đồ án tốt nghiệp
GVHD: PGS.TS. Cung Thị Th Tố Quỳnh
Tại TP Hồ Chí Minh đầu năm 2013, kết quả kiểm nghiệm hơn ơn 2.200 mẫu m rau, quả tại chợ đầu mốii (Bình Điền, Hóc Môn, Thủ Đức) phát hiện 50 0 mẫu m dương tính (tỉ lệ 2,4%) cao hơnn so vvới cùng kì năm 2012 là 1,3%. Còn tạii Bình Dương, D phân tích 310 mẫu rau lấy ở các chợ, vùng sản xuất, bếp ăn tập thể trong ng tám tháng đầu năm 2013 có gần 80 mẫẫu có dư lượng thuốc bảo vệ thực vật. [11] Trên thế giới, tại Ấnn Độ, cuộc điều tra được Bộ Nông nghiệp Ấn Ấ Độ tiến hành được tiếnn hành trong 1 nnăm từ tháng 11 năm 2013 đến n tháng 10 năm n 2014 trên toàn đất nước Ấn Độ.. K Kết quả là 18% rau và 12% quả nội địaa và nhập nh khẩu đều có dư lượng thuốc trừ sâu, kkể cả những loại thuốc trừ sâu bị cấm, m, trong đó 4% lượng rau và 2% lượng quả có ddư lượng thuốc trừ sâu cao hơn mứcc cho phép. Khoảng Kho 18% (664 mẫu) u) trong ttổng số 3.648 mẫu rau như mướp p tây, cà chua, bắp b cải và súp lơ đều có dư lượng ng thu thuốc trừ sâu. Các loại rau như bắp cải, i, cà c chua có dư lượng thuốc trừ sâu lớ ớn nhất. Các loại thuốc trừ sâu đượcc tìm thấy th chủ yếu là Chlorpyriphos, Monocrotophos, Profenophos và Cypermethrin. [1] 1.2. Tổng quan về các HC BVTV trong nghiên ccứu 1.2.1. Nhóm hợp chấtt Pyrethroid 1.2.1.1. Cypermethrin [4,10] Theo
IUPAC,
Cypermethrin
còn
có
tên
gọii
khác
Cyano-(3Cyano
phenoxyphenyl)methyl]3 phenoxyphenyl)methyl]3-(2,2-dichloroethenyl)-2,2-dimethylcyclopropane dimethylcyclopropane-1carboxylate, có công th thức phân tử C22H19Cl2NO3, khối lượng ng phân tử: t 416,3 g/mol. Có công thức cấu tạo như sau:
Hình 1.5 1.5: Công thức cấu tạo của Cypermethrin
Nhóm sinh viên: Đặng Thị Lành - Nguyễn Thị Thùy Trang
Page 8
Đồ án tốt nghiệp
GVHD: PGS.TS. Cung Thị Th Tố Quỳnh
Đặc tính kỹ thuật: ật: Ít tan trong nnước, tan tốt trong dung môi hữu ữu cơ c như aceton (620g/L), xylen (351 g/L) và cyclohexanone (515 g/L) ở 250C. Tương T đối bền trong môi trường ng trung tính vvà axit nhẹ, thủy phân trong môi trường ờng kiềm, ki quang giải kém; không ăn mòn òn kim lo loại; thuộc nhóm độc II. Cypermethrin tác dụụng gây độc nhanh với hệ thần kinh củaa côn trùng. Cơ C chế tác động của Cypermethrin gây ảnh hưởng đến sự vận chuyển củaa Na qua màng tế t bào thần kinh. Cypermethrin permethrin làm tăng độ thấm của củaa Na qua màng tế t bào thần kinh, kết quả gây nên ssự lặp đi lặp lại và kéo dài xung động thần n kinh trong cơ c quan cảm m giác và làm đình trệ xung động trong sợi thần n kinh. Ngoài ra, cypermethrin còn gây nên các hi hiện tượng xung huyếtt (congestion), xuất xu huyết (haemorrhage), hoại tử ử (necrosis), teo nhân (pyknosis) trên mộtt số s cơ quan như não, gan, thậnn và mang ccủa cá. 1.2.1.2. Permethrin Theo IUPAC, Permethrin còn có tên ggọi khác là 3-Phenoxybenzyl Phenoxybenzyl (1RS)cis,trans-3-(2,2-dichlorovinyl) dichlorovinyl)-2,2-dimethylcyclopropanecarboxylate, dimethylcyclopropanecarboxylate,
có
công
thức phân tử C21H20Cl2O3, khối lượng phân tử là 391,29 g/mol. Có công thức th cấu tạo như sau:
Hình 1.6 1.6: Công thức cấu tạo của Permethrin Permethrin ở dạng ng tinh th thể không màu, nóng chảy ở 34oC, sôi ở 200oC hầu như không tan trong nước, c, tan ttốt trong các dung môi không phân cự ực như Hexane, Xylene. Bềnn trong môi tr trường axit, thủy phân trong môi trường kiềềm. Permethrin là mộtt hóa ch chất diệt côn trùng thông dụng, sinh vậật ký sinh. Hóa chất này như là mộtt ch chất gây độc tố cho thần kinh, làm tăng độ thấm th của Na qua Nhóm sinh viên: Đặng Thị Lành - Nguyễn Thị Thùy Trang
Page 9
Đồ án tốt nghiệp
GVHD: PGS.TS. Cung Thị Th Tố Quỳnh
màng tế bào thầnn kinh, kkết quả gây nên sự lặp đi lặp lạii và kéo dài xung động thần kinh trong cơ quan cảm m giác và làm đình trệ xung động trong sợii thần th kinh. Hóa chất này không gây hạii nhanh động vật có vú và chim, nhưng ng hóa chất ch rất độc đối với mèo và cá. [23] 1.2.2. Nhóm hợp chấtt Lân h hữu cơ 1.2.2.1. Chlorpyriphos [4,10] Theo IUPAC, Chlorpyriphos còn có tên ggọi khác là: O,O-Diethyl Diethyl O-3,5,6trichloropyridin-2-yl yl phosphorothioate, có công th thức phân tử C9H11Cl3NO3PS, khối lượng phân tử là 350,59 g/mol. Có công th thức cấu tạo như hình vẽ:
Hình 1.7 1.7: Công thức cấu tạo của Chlorpyriphos Chlorpyriphos tồn tạii ở dạng tinh thể, nóng chảy ở 42oC, mậtt độ 1,4 g/cm3. Chlopyriphos tác động ng lên hhệ thần kinh côn trùng thông qua việc ức ứ chế men ChE (Cholinesterase), ngăn cảản n quá trình hình thành nên Acetylcholinesterase gây nhiễm nhi độc côn trùng chủ yếuu bbằng sự phosphoryl hóa Acetylcholinesterase sterase (AChE) ở đầu tận cùng thần kinh. Liềuu gây độc LC50 với cá vàng 0,18 mg/l. 1.2.2.2.
Metalaxyl
Theo IUPAC, Metalaxyl còn có tên ggọi khác là: 2-[(2,6-dimethylphenyl) dimethylphenyl)- (2methoxy-1-oxoethyl) oxoethyl) amino]propanoic acid methyl ester, có công thức th phân tử C15H21NO4, khối lượng ng phân ttử 279,33 g/mol. Công thức cấu tạo o như hình vẽ:
Hình 1.8 1.8: Công thức cấu tạo của Metalaxyl Nhóm sinh viên: Đặng Thị Lành - Nguyễn Thị Thùy Trang
Page 10
Đồ án tốt nghiệp
GVHD: PGS.TS. Cung Thị Th Tố Quỳnh
Metalaxyl có màu nâu nh nhạt, tồn tại nhiều dạng khác nhau như: ư: bột b mịn, đông đặc, dạng tuyết hay dạng ng viên; nóng ch chảy ở 295,9oC, mật độ 1,20g/cm3. Hoạt chấtt Metalaxyl có tác ddụng nội hấp và lưu dẫn mạnh, thuố ốc được hấp thu qua lá, thân, rễ cây trồng, ng, sau đó vận chuyển, lưu dẫn trong cây, ức ứ chế tổng hợp protein, can thiệpp vào quá trình ttổng hợp ARN Ribosome của tế bào nấm. n Phòng trừ hiệu quả các loại nnấm phát sinh từ đất và các loại nấm m phát tán bào tử t trong không khí. Thuốcc không độc hại vớii các loài chim, cá và ong, LD50 qua miệng mi 669mg/kg, LD50 qua da 3100 mg/kg. [10] 1.2.2.3.
Malathion
Theo IUPAC, Malathion còn có tên khác là: 22-(dimethoxyphosphinothioylthio) (dimethoxyphosphinothioylthio) butanedioic acid diethyl ester, có công th thức phân tử C10H19O6PS2, khối kh lượng phân tử 330,36 g/mol và công th thức cấu tạo như hình vẽ:
Hình 1. 1.9: Công thức cấu tạo của Malathion Malathion là mộtt ch chất lỏng có màu hổ phách ở nhiệt độ phòng, có mùi khó chịu giống mùi chồnn hôi ho hoặc tỏi, độ tan trong nướcc 130 mg/l, tan hầu h hết trong các dung môi hữu cơ. ơ. Nhi Nhiệt độ sôi 156 – 157oC. Malathion liên kếtt vvới enzyme Acetylcholinesterase (AChE)) của c côn trùng. Trong những trường hợ ợp bình thường, AchE liên kết với các chấtt dẫn d truyền thần kinh Acetylcholine (ACh) ở ngã ba thần kinh, chấm dứt sự kích thích của c tế bào thần kinh tiếpp theo. Khi AchE liên kkết với malaoxon, chấtt chuyển chuy hóa của Malathion, n, AChE tích llũy ở đầu dây thần kinh, kết quả kích thích hệ h thần kinh. Tác động sinh học củaa Malathion do enzyme trung gian cytochrome P450 trong gan, tạo ra chất chuyểnn hóa ho hoạt động malaoxon. Malaoxon độc gấấp 22 lần so với malathion bằng con đư đường tiếp xúc và gấp 33 lần bằng con đườ ờng vị độc. Các enzyme trong gan có th thể chuyển hóa Malathion dẫn đến sự hình thành của c isomalathion, là chất ứcc ch chế men AChE mạnh. Nhóm sinh viên: Đặng Thị Lành - Nguyễn Thị Thùy Trang
Page 11
Đồ án tốt nghiệp
GVHD: PGS.TS. Cung Thị Tố Quỳnh
Liều gây độc LD50 qua miệng ở chuột đực là 5400 mg/kg và chuột cái là 5700 mg/kg; qua da ở chuột là 4000mg/kg và thỏ là 4100-8800 mg/kg. [4] 1.3.
Tình hình sản xuất và tiêu thụ rau ở Việt Nam [11]
Rau quả thuộc loại thực phẩm không thể thiếu được trong bữa ăn hàng ngày và chúng có vai trò dinh dưỡng đặc biệt quan trọng. Về lượng protein và lipid rau quả không so sánh được với những thực phẩm có nguồn gốc động vật nhưng giá trị chính của rau quả là ở chỗ chúng cung cấp cho cơ thể nhiều chất có hoạt tính sinh học. Một số chất sinh học quan trọng có trong rau quả như caroten, phức chất polyphenol (chất màu, hương vị...) chứa các bionavanoit đang là đối tượng nghiên cứu về vai trò chống ôxy hoá cũng như tác dụng làm giảm nguy cơ đối với bệnh tim mạch và phòng ngừa ung thư. Vitamin C có nhiều trong các loại rau xanh và quả họ cam quýt. Một số quả có màu vàng như bí đỏ, gấc hoặc các loại rau lá màu xanh thẫm như rau ngót, rau khoai lang chứa nhiều beta-caroten. Lượng vitamin nhóm B lớn, kích thích chức năng tiết dịch và nhu động ruột, bài xuất cholesterol ra khỏi cơ thể. Các loại vitamin và chất khoáng có trong rau quả là các yếu tố vi lượng rất cần cho sự phát triển của trẻ em, góp phần phòng chống các bệnh nhiễm trùng, tim mạch và ức chế sự phát triển khối u ác tính. Một số loại rau quả có chứa các cấu tử kháng đột biến, chống ôxy hoá, chức năng hoại tử tế bào ung thư, kích thích và tăng cường việc sản xuất kháng thể. Rau quả là nguồn dinh dưỡng cần thiết cho sức khoẻ, song nó cũng tiềm ẩn nguy cơ bị ô nhiễm hoá học. Sản xuất rau ở Việt Nam, tạo nhiều việc làm và thu nhập cao cho người sản xuất so với một số cây trồng hàng năm khác. Cùng với nhu cầu tiêu dùng về các sản phẩm rau ngày càng cao đã kéo theo sản xuất rau trong những năm vừa qua tăng lên cả vệ số lượng, chất lượng và vệ sinh an toàn thực phẩm. Việt Nam có khả năng sản xuất rau quanh năm với số lượng, chủng loại rau rất phong phú đa dạng 60-80 loại rau trong vụ đông xuân, 20-30 loại rau trong vụ hè thu đáp ứng nhu cầu tiêu dùng nội địa và xuất khẩu.
Nhóm sinh viên: Đặng Thị Lành - Nguyễn Thị Thùy Trang
Page 12
Đồ án tốt nghiệp
GVHD: PGS.TS. Cung Thị Tố Quỳnh
Theo số liệu Tổng cục Thống kê bình quân sản lượng rau trên đầu người thu ở đất nông nghiệp ở Việt Nam khá cao so với các nước trong khu vực, năm 2009 đạt 141,49 kg/người/năm. Tuy nhiên, phân bố không đều có những tỉnh như Lâm Đồng bình quân sản lượng rau trên đầu người đạt từ (800-1.100) kg/người trên năm. Đây là vùng sản xuất rau hàng hoá lớn nhất cả nước. Hưng Yên là tỉnh có bình quân cao hơn bình quân cả nước có khả năng cung cấp rau tiêu dùng nội địa và một phần cung cấp rau cho chế biến xuất khẩu. Sơn La bình quân rau trên đầu người thấp chỉ khoảng (40-55) kg/người/năm đáp ứng nhu cầu nội tỉnh và một phần cung cấp rau trái vụ cho thị trường Hà Nội. Theo số liệu điều tra năm 2010 cho thấy tất cả các hộ đều tiêu thụ rau và 93% số hộ tiêu thụ quả, bình quân lượng rau tiêu thụ của các hộ điều tra dao động từ (1,791-1,817) kg/hộ/ngày. Các loại rau quả được tiêu thụ rộng rãi nhất là rau muống (95% số hộ tiêu thụ), cà chua (88%) và chuối (87%). Mức tiêu thụ rau quả bình quân của Việt Nam là 71 kg/người/năm. Rau chiếm 3/4 (54 kg), trong khi quả chỉ chiếm phần còn lại (17 kg). Giá trị tiêu thụ rau quả hàng tháng (bao gồm cả tiêu thụ rau quả nhà tự trồng) là 126.000 đồng/người hoặc 529.000 đồng/hộ. Mặc dù quả chỉ chiếm 1/4 khối lượng rau quả tiêu thụ, nhưng thường có giá cao hơn, nên chiếm gần 40% tổng giá trị. Tiêu thụ rau quả chiếm khoảng 4% tổng giá trị chi phí tiêu dùng. Rau được sử dụng với số lượng lớn trong bữa ăn hàng ngày. Do vậy, vấn đề kiểm soát chất lượng và vệ sinh an toàn thực phẩm để đảm bảo dinh dưỡng và sức khỏe người dân đang được quan tâm, trong đó nhu cầu về rau xanh đạt tiêu chuẩn an toàn ngày càng tăng, đặc biệt là các thành phố lớn như Hà Nội, TP. Hồ Chí Minh. Thực tế các thành phố lớn trong cả nước mới chỉ tự cung cấp khoảng 50 – 60% nguồn rau sạch cho thị trường, phần còn lại phụ thuộc vào các tỉnh lân cận và rau từ Trung Quốc. Song do lượng rau đó gần như không kiểm soát được nguồn gốc,chất lượng… nên rau còn dư lượng hóa chất bảo vệ thực vật từ lâu đã trở thành vấn đề bức xúc của hầu hết người tiêu dùng tại các thành phố lớn nói riêng và cả nước nói chung.
Nhóm sinh viên: Đặng Thị Lành - Nguyễn Thị Thùy Trang
Page 13
Đồ án tốt nghiệp 1.4.
GVHD: PGS.TS. Cung Thị Tố Quỳnh
Tổng quan về phương pháp chiết tách HC BVTV trong mẫu rau Xử lý mẫu là định nghĩa thường được dùng để chỉ các bước tách chiết, làm
sạch chất phân tích ra khỏi nền mẫu. [4-6] Tách chiết: Tách chiết là bước quan trọng trong quá trình phân tích, trong bước này cần phải lựa chọn dung môi để chuyển chất cần xác định từ mẫu phân tích ra dung môi chiết. Có nhiều loại dung môi khác nhau được lựa chọn để chiết mẫu. Dung môi được lựa chọn cần phải hòa tan tốt các chất cần thiết nhằm đạt được hiệu suất thu hồi cao nhất. Với những mẫu có hàm lượng nước cao, dung môi chiết có thể là acetone, ethyl acetate, acetonitrile, hoặc hỗn hợp các dung môi như hỗn hợp acetone : n-hexane, hỗn hợp acetone : dichloromethane. Đối với những mẫu có hàm lượng nước thấp, dung môi chiết có thể dùng hỗn hợp acetone : nước, thể tích dung môi có thể thừ 100 – 200ml tùy phương pháp. Làm sạch: Yêu cầu của bước tách chiết mẫu trong phương pháp phân tích đa dư lượng các HC BVTV phải tách chiết được nhiều loại HC BVTV cùng một lúc. Tuy nhiên, trong quá trình chiết xuất có rất nhiều tạp chất đi kèm theo vào dịch chiết, bước làm sạch được thực hiện với mục đích loại bỏ các tạp chất đi kèm mà vẫn giữ được chất cần phân tích. Có 2 phương pháp làm sạch thường được sử dụng đó là: 1.4.1. Kỹ thuật chiết lỏng- lỏng Chiết lỏng – lỏng là kỹ thuật đã được sử dụng rất lâu trong phòng thí nghiệm. Là kỹ thuật được dùng rất phổ biến để chuyển chất phân tích hòa tan trong một dung môi hoặc mẫu dạng lỏng sang dung môi hoặc hỗn hợp dung môi khác. Dung môi dùng để chiết không hòa tan với mẫu hoặc dung môi chứa chất cần thiết. Lựa chọn dung môi chiết phụ thuộc vào tính tan của chất phân tích ở trong dung môi đó và vào sự dễ dàng tách được chất cần tách ra khỏi mẫu.
Nhóm sinh viên: Đặng Thị Lành - Nguyễn Thị Thùy Trang
Page 14
Đồ án tốt nghiệp
GVHD: PGS.TS. Cung Thị Tố Quỳnh
Các dung môi thường được sử dụng để chiết các HC BVTV là ethylacetate, chloroform, diclomethane, acetone…hoặc có thể kết hợp nhiều dung môi theo tỉ lệ thích hợp làm tăng hiệu suất chiết. Hiệu quả của phương pháp chiết phụ thuộc vào hệ số phân bố và tỉ số thể tích của mẫu với dung môi chiết. Hệ số có thể cải thiện nhờ thay đổi pH mẫu, khử muối hoặc sử dụng ion đối… [2,14-16] Chiết lỏng – lỏng không nhất thiết phải thực hiện bằng phễu chiết, có thể tiên hành chiết lỏng – lỏng bằng cách thêm dung môi chiết vào ống nghiệm chứa mẫu. 1.4.2. Kỹ thuật chiết pha rắn Chiết pha rắn là quá trình chiết bao gồm một pha rắn và một pha lỏng. Các cấu tử cần thiết và các chất cản trở (tạp chất) nằm trong pha lỏng [19]. Trong trường hợp lý tưởng, khi cho chảy qua cột nhồi chứa chất hấp phụ chuyên dụng, các cấu tử cần chiết được lưu giữ lại trên chất hấp phụ, còn các tạp chất không bị lưu giữ, được thải ra khỏi cột theo dòng chảy hoặc ngược lại các chất cản trở được lưu giữ trên chất hấp phụ, còn các cấu tử cần thiết không bị lưu giữ chảy ra khỏi cột. Trong đa số các trường hợp, các cấu tử cần thiết và tạp chất cùng bị lưu giữ trên chất hấp phụ. Khi đó cần rửa chọn lọc bằng những dung môi (dung dịch) đủ mạnh để loại các tạp chất, nhưng lại đủ yếu để các cấu tử cần thiết nằm lại sau, hoặc rửa giải chọn lọc chất cần chiết trong dung môi và để các tạp chất bị lưu giữ mạnh trên chất hấp phụ. Chiết pha rắn làm việc dựa trên nguyên tắc của sắc ký lỏng. Nhờ những tương tác mạnh nhưng bất thuận nghịch giữa chất phân tích (chất cần thiết) và bề mặt của pha tĩnh (chất hấp phụ), còn sự tương tác của pha tĩnh và các tạp chất trong mẫu có thể không xảy ra hoặc xảy ra ở mức độ khác với chất cần phân tích. Do sự khác nhau trong tính chất hóa học và vật lý giữa chất cần phân tích với tạp chất mà chúng được lưu giữ lại ở những phạm vi khác nhau. Điều này cũng có thể đạt được nhờ thay đổi pH hoặc lực ion của dung dịch mẫu.
Nhóm sinh viên: Đặng Thị Lành - Nguyễn Thị Thùy Trang
Page 15
Đồ án tốt nghiệp
GVHD: PGS.TS. Cung Thị Tố Quỳnh
Kỹ thuật này dùng để chiết trực tiếp mẫu lỏng hoặc làm sạch chất phân tích đã được chiết bằng dung môi theo kỹ thuật khác. Kỹ thuật SPE cũng được dùng để làm giàu mẫu. Thông thường nếu nồng độ chất phân tích trong mẫu quá thấp làm thiết bị phân tích khó phát hiện, cần sử dụng kỹ thuật SPE để làm giàu chất phân tích để thiết bị có thể phát hiện đồng thời các chất cần phân tích cũng như loại bỏ các tạp chất ra khỏi chất phân tích. [19,22-24]. Chất hấp phụ [26] Chất hấp phụ được chia thành pha tĩnh đảo, pha tĩnh thuận và nhựa trao đổi ion: -
Các chất hấp phụ pha đảo là pha tĩnh không phân cực, khi cho mẫu phân tích
chảy qua sẽ giữ lại các chất phân tích không phân cực và cho các chất phân cực chảy qua cột. Nhờ vậy, các chất hấp phụ pha đảo được dùng để chiết các chất phân tích không phân cực và phân cực vừa từ các mẫu nước. -
Các chất hấp phụ pha thuận là pha tĩnh phân cực, khi cho mẫu phân tích chảy
qua sẽ giữ lại các chất phân tích phân cực và cho các chất không phân cực chảy qua cột. Nhờ vậy, các chất hấp phụ pha thuận được dùng để chiết các chất phân tích phân cực từ mẫu không phân cực. -
Chất hấp phụ là nhựa trao đổi ion được sử dụng hoặc là hệ pha thường hoặc là
hệ pha ngược, các chất phân tích là ion điện tích ngược dấu với ion trên nhựa trao đổi ion được giữ lại trong cột. Các dung môi hữu cơ hoặc dung môi chứa ion đối có ái lực ion mạnh hơn được sử dụng để rửa giải chất cần phân tích ra khỏi cột. Các chất hấp phụ nhựa trao đổi ion cho phép tách các chất phân tích ion từ các mẫu phân cực và không phân cực. Để làm sạch mẫu bằng SPE thường sử dụng các bước sau: Bước 1 – Điều kiện hoạt hóa cột (luyện cột): Luyện cột chiết pha rắn nhằm hoạt hóa cột chuẩn bị nhận mẫu.
Nhóm sinh viên: Đặng Thị Lành - Nguyễn Thị Thùy Trang
Page 16
Đồ án tốt nghiệp
GVHD: PGS.TS. Cung Thị Tố Quỳnh
Bước 2 – Chuyển mẫu vào cột chiết: Chuyển mẫu chiết lên cột, sau đó sử dụng áp suất hoặc để mẫu tự chảy với tốc độ khoảng 1-3 m/phút tùy thể tích cột. Bước 3 – Loại tạp chất: Sử dụng dung môi hoặc hỗn hợp dung môi thích hợp để rửa giải tạp chất bẩn ra trước. Bước 4 – Rửa giải hợp chất cần phân tích: Sử dụng lượng nhỏ dung môi hữu cơ mà nó chỉ rửa giải hay chiết các hợp chất quan tâm và để lại tạp chất không loại được trong quá trình rửa. 1.5.
Tổng quan về phương pháp sắc ký khí ghép khối phổ Phương pháp phân tích sắc ký khí ghép khối phổ là một phương pháp phân
tích hóa lý được sử dụng rộng rãi trong nhiều ngành khoa học hiện nay như y dược học, hóa học, môi trường… Đây là phương pháp phân tích hiện đại, có độ chính xác cao thường dùng để khẳng định các kết quả cuối cùng của phép phân tích lượng vết. Thiết bị phân tích sắc ký khí khối phổ gồm có thiết bị sắc ký khí ghép nối với detector khối phổ. Mẫu sau khi được tách trên cột phân tích của thiết bị sắc ký khí sẽ được detector khối phổ (MSD) nhận biết và cho ra kết quả dưới dạng sắc ký đồ và khối phổ. Kết quả nhận biết của detector khối phổ có ưu điểm hơn so với các detector khác là ngoài việc cho thông tin về thời gian lưu, diện tích peak của chất thì còn cho thông tin về khối lượng chất, từ đó sẽ giúp cho định tính các chất chính xác hơn hay so sánh với thư viện phổ để phát hiện ra các chất cần thiết khác. [3] Như vậy đề tài sử dụng phương pháp sắc ký khí ghép khối phổ sẽ giúp cho việc định tính, định lượng các HC BVTV một cách chính xác dựa vào kỹ thuật phân tích lựa chọn các mảnh khối phổ của từng chất (SIM), mảnh phổ lựa chọn để phân tích phải có tính chất đặc trưng và là mảnh có tín hiệu cao nhất. Kỹ thuật phân tích Scan của khối phổ cho phép thu nhận toàn bộ các mảnh khối phổ của chất phân
Nhóm sinh viên: Đặng Thị Lành - Nguyễn Thị Thùy Trang
Page 17
Đồ án tốt nghiệp
GVHD: PGS.TS. Cung Thị Th Tố Quỳnh
tích thể hiện trên từng ng peak, ddựa vào so sánh thư viện phổ sẽ cho chúng ta biết bi được peak đó là chấtt gì. 1.5.1. Cấu tạo của hệ th thống sắc ký khí ghép khối phổ Cấu tạo của hệ th thống sắc ký khí (GC) ghép khối phổ (MS) gồm g các bộ phận như sau: [3,20] 1. Nguồnn khí mang 2. Bơm m chân không 3. Buồng bơm mẫuu 4. Lò điều nhiệt 5. Cột tách sắc ký 6. Detector MS 7. Thiết bị thu nhậnn và xxử lý tín hiệu
Hình 1.10: Cấu tạo thiết bị GC-MS Nguồn khí mang: Thi Thiết bị sắc ký khí kết nối detector khối phổ sử dụng khí trơ là heli hoặcc hydro. Các khí này có độ tinh khiếtt cao (99,999%), nguồn ngu khí phải có van điều chỉnh áp suấtt và ph phải được nối với hệ thống lọc khí trướcc khi nào thiết thi bị sắc ký. Vớii khí hydro hi hiện nay thường ng có máy sinh khí, còn khí heli vẫn v được nạp
Nhóm sinh viên: Đặng Thị Lành - Nguyễn Thị Thùy Trang
Page 18
Đồ án tốt nghiệp
GVHD: PGS.TS. Cung Thị Tố Quỳnh
trong chai. Nguồn khí mang này dùng để tách các cấu tử trong cột sắc ký và tốc độ dòng khí được điều khiển bằng điện. Bơm chân không: Có nhiệm vụ tạo môi trường chân không trong buồng ion hóa mẫu đạt khoảng 10-5 torr trong MSD. Thiết bị sắc ký trước đây sử dụng 2 bơm gồm sơ cấp và thứ cấp do đó thời gian đạt được áp suất làm việc mất dài hơn 2 giờ. Hiện nay các nhà sản xuất sử dụng bơm turbo do đó thời gian đạt được áp suất làm việc nhanh hơn rất nhiều. Cột tách sắc ký: Là bộ phận rất quan trọng của thiết bị sắc ký, được thể hiện thông qua khả năng lưu giữ và tách các chất trong mẫu phân tích. Cột phân tích hay được ví như trái tim của hệ thống sắc ký khí. Có 2 loại cột phổ biến là cột nhồi và cột mao quản. Cột nhồi thường có kích thước và đường kính lớn hơn nhưng độ dài lại ngắn hơn cột mao quản, do đó khả năng tách chất cũng như hiệu quả phân tích của cột nhồi thấp hơn cột mao quản rất nhiều. Do vậy, ngày nay phần lớn các cột GC được sử dụng là cột mao quản. Các thông số quan trọng của cột phân tích mao quản gồm có: thành phần và độ dày pha tĩnh, đường kính trong của cột, chiều dài cột.Tùy theo tính chất của các chất phân tích mà sẽ lựa chọn cột sai cho phù hợp. Cột phân tích có độ phân cực cao như HP-inomax, DB-wax… thường là các loại cột chứa pha tĩnh là polyethylene gycol, hoặc có thêm các thành phần khác như nitroterephthalic…Các loại cột có độ phân cực thấp như HP-1, HP-5… thường là chứa pha tĩnh demethylpolysiloxane hoặc có thêm các thành phần là phenyl,… Lò điều nhiệt: là bộ phận gia nhiệt cho cột tách sắc ký, có thể thay đổi chương trình nhiệt độ làm tăng khả năng phân tách và độ nhạy của quá trình sắc ký khí. Detector khối phổ (MSD): Hoạt động của detector khối phổ hoạt động trên nguyên tắc bẻ gãy phân tử chất phân tích thành các mảnh ion có tỷ số m/z xác định và đặc trưng cho chất phân tích. Có 2 loại kỹ thuật ion hóa mẫu là ion hóa điện tử (EI) và ion hóa hóa học. Kỹ thuật EI được sử dụng phổ biến, đơn giản hiện nay. Nhóm sinh viên: Đặng Thị Lành - Nguyễn Thị Thùy Trang
Page 19
Đồ án tốt nghiệp
GVHD: PGS.TS. Cung Thị Tố Quỳnh
Khi mẫu ở dạng khí đi vào vùng ion hóa, tại đây mẫu tương tác với chùm electron có nguồn năng lượng cao cỡ 70eV để tạo ra electron thứ cấp mang điện tích dương và một số phân mảnh nhỏ hơn của phân tử. Sau quá trình ion hóa, các ion sẽ được thu nhận bởi một lăng kính mang điện dẫn vào trong bộ phân tích khối. Các ion khác nhau sẽ được phân tách do sự khác nhau về tỷ số khối lượng hạt trên điện tích (m/z). Sau khi các ion tạo thành đã được tách, detector được sử dụng để “đếm” các ion, hình thành nên khối phổ. Ion từ bộ phân tích khối va chạm vào bề mặt bán dẫn của detector giải phóng các điện tử, cứ như thế sẽ nhân lên thành dòng thác điện tử, dẫn tới hệ số khuếch đại có thể tới 1 triệu lần. 1.5.2. Kỹ thuật phân tích và ưu nhược điểm của sắc ký khí ghép khối phổ Có hai chế độ trong phân tích GC – MS là quét toàn bộ các ion như SCAN hoặc chỉ lựa chọn một số ion giàu hay đặc trưng để quét (SIM). Chế độ SCAN thường dùng để định tính các chất chưa biết nhờ việc so sánh với thư viện phổ hoặc chất chuẩn hoặc dùng để xác định thời gian lưu của chất. Hiện tại, các thiết bị GC - MS sử dụng máy tính có thể cập nhật trong thư viện phổ 350.000 chất. Do mất một khoảng thời gian nhất định để quét toàn bộ các ion, độ nhạy trong chế độ SCAN thường thấp hơn chế độ SIM. Ở chế độ SIM, chỉ vài ion được lựa chọn để quét, tốc độ thu thập số liệu sẽ nhanh hơn, tương ứng với khoảng thời gian của một peak sắc ký (1 giây), như vậy kết quả định lượng sẽ tốt hơn và độ nhạy được cải thiện nhiều. [3,21] Ứng dụng: GC – MS thường được sử dụng để phân tích các chất hữu cơ có khả năng bay hơi dưới 350oC, có khối lượng phân tử nhỏ hơn 600 đvC. [1,21] Ưu điểm: Kết hợp ưu điểm của cả GC và MS, tính năng phân tích nhanh và độ phân giải cao của sắc ký khí được bảo toàn. MS cung cấp độ nhạy cả phân tích định tính và định lượng ở mức ppb đến ppt. Dữ liệu phân tích được lưu giữ đầy đủ ở dạng khối phổ.
Nhóm sinh viên: Đặng Thị Lành - Nguyễn Thị Thùy Trang
Page 20
Đồ án tốt nghiệp
GVHD: PGS.TS. Cung Thị Tố Quỳnh
Nhược điểm: GC – MS là thiết bị phân tích đắt, vận hành phức tạp hơn sắc ký khí thông thường. 1.5.3. Định tính trong phân tích sắc ký khí khối phổ Định tính: Định tính có ý nghĩa đặc biệt trong phân tích, có tính chất khẳng định kết quả phân tích có chất cần tìm hay không. Mỗi phương pháp phân tích có những dấu hiệu để định tính khác nhau và kết quả phân tích dựa vào những dấu hiệu này. Trong phân tích sắc ký khí (sử dụng một số detetor thông thường như ECD, FID, NPD, TCD…) thì dấu hiệu định tính thông thường dựa vào việc so sánh thời gian lưu (tR) của chất chuẩn với chất trong mẫu phân tích (hoặc thời gian lưu tương đối so với một chất nội chuẩn). Tuy nhiên, cũng phân tích sắc ký khí nếu sử dụng detector khối phổ (MSD) thì ngoài dấu hiệu định tính được sử dụng là thời gian lưu, còn sử dụng thêm dấu hiệu thứ hai là so sánh sự có mặt và tỷ lệ mảnh phổ của chất chuẩn với chất cần tìm trong mẫu. Như vậy, khi sử dụng phương pháp phân tích GC – MS thì độ chính xác của kết quả phân tích là cao hơn và phương pháp này thường được sử dụng để khẳng định kết quả phân tích cuối cùng. [1,3] Đề tài nghiên cứu sử dụng phương pháp phân tích là GC – MS. Do đó việc định tính sự có mặt của HC BVTV trong mẫu phân tích dựa vào 2 dấu hiệu là so sánh thời gian lưu của HC BVTV trong mẫu chuẩn với mẫu phân tích và tỷ lệ mảnh phổ chất chuẩn HC BVTV được xác định sau khi phân tích mẫu trên GCMS ở chế độ SIM. Hiện nay việc định tính thông thường sử dụng khoảng 3 mảnh phổ cho mỗi chất phân tích. Định lượng: Một số kỹ thuật dùng để định lượng trong phân tích sắc ký khí là chuẩn hóa diện tích peak, ngoại chuẩn, thêm chuẩn và chuẩn nội. [1,3]
Nhóm sinh viên: Đặng Thị Lành - Nguyễn Thị Thùy Trang
Page 21
Đồ án tốt nghiệp
GVHD: PGS.TS. Cung Thị Tố Quỳnh
Chuẩn hóa diện tích peak: Kỹ thuật tính toán này coi tỷ lệ phần trăm diện tích peak trong sắc ký đồ tương ứng với tỉ lệ phần trăm lượng chất. Kỹ thuật này được dùng chủ yếu phân tích các mẫu tinh dầu, không được sử dụng trong phân tích lượng vết. Ngoại chuẩn: Kỹ thuật này tính toán dựa trên đường ngoại chuẩn được xây dựng biểu diễn tương quan tuyến tính giữa nồng độ chất chuẩn trong dung dịch với diện tích peak. Đường ngoại chuẩn được xây dựng thường dựa vào từ 3 điểm nồng độ trở lên. Trong nghiên cứu của đề tài thì định lượng HC BVTV dựa vào phương trình hồi quy tuyến tính được đưa ra sau khi xây dựng đường chuẩn trên 6 điểm nồng độ. Đường chuẩn được xây dựng dựa trên mối tương quan giữa tỷ lệ diện tích peak với nồng độ của từng HC BVTV. Nồng độ của từng HC BVTV trong mẫu rau phân tích thực tế giám định được tính theo công thức: HL ( µ g / g ) =
N .v.R m
Trong đó: N: Nồng độ HC BVTV từ kết quả GC – MS V (ml): Thể tích dung dịch trước khi bơm mẫu m (g): Khối lượng rau 1.6.
Tổng quan về đánh giá phương pháp +
Xác định khoảng tuyến tính và đường chuẩn
Để xác định khoảng tuyến tính cần khảo sát khoảng 6 điểm nồng độ khác nhau, thực hiện, thực hiện đo các dung dịch chuẩn có nồng độ thay đổi và khảo sát sự phụ thuộc của tín hiệu vào nồng độ. Vẽ đồ thị phụ thuộc giữa tín hiệu đo vào nồng độ và quan sát sự phụ thuộc cho đến khi không còn tuyến tính. Khoảng tuyến tính dài hay ngắn phụ thuộc vào nhiều yếu tố trong đó quan trọng nhất là bản chất của
Nhóm sinh viên: Đặng Thị Lành - Nguyễn Thị Thùy Trang
Page 22
Đồ án tốt nghiệp
GVHD: PGS.TS. Cung Thị Tố Quỳnh
chất phân tích và kỹ thuật sử dụng. Các chất khác nhau có khoảng tuyến tính khác nhau do sự khác nhau về tính chất hóa lý. Sau khi xác định khoảng tuyến tính cần xây dựng đường chuẩn và xác định hệ số hồi quy tương quan. Trong phân tích thực tế, có thể xây dựng các đường chuẩn ngắn, trùm lên vùng nồng độ trong mẫu, không nhất thiết phải lập đường chuẩn toàn bộ khoảng tuyến tính. Nồng độ trong mẫu không được vượt ra ngoài giới hạn cao nhất và thấp nhất của đường chuẩn và tốt nhất phải nằm ở đường giữa đường chuẩn. có nhiều loại đường chuẩn khác nhau tùy thuộc vào các phương pháp và kỹ thuật khác nhau như: Đường chuẩn với chất chuẩn tinh khiết, đường chuẩn trên nền mẫu trắng, đường chuẩn trên nền mẫu thực… + Giới hạn phát hiện LOD Giới hạn phát hiện (LOD) là nồng độ nhỏ nhất của chất phân tích có thể xác định được trong điều kiện thí nghiệm cụ thể. Đây là nồng độ thấp nhất của chất phân tích trong mẫu mà hệ thống có thể phát hiện được nhưng chưa thể định lượng được. Tùy thuộc vào phương pháp phân tích và điều kiện thí nghiệm có thể tính LOD theo nhiều cách khác nhau. Trong sắc ký LOD thường được xác định là nồng nồng độ của chất phân tích mà tại đó tỉ lệ giữa tín hiệu của chất phân tích và tín hiệu nền bằng 3 (S/N=3). + Giới hạn định lượng LOQ Giới hạn định lượng (LOQ) là nồng độ tối thiểu của chất phân tích trong dung môi mà tại đó ta có thể định lượng được bằng phương pháp phân tích và cho hết quả có độ chính xác mong muốn. Giống như LOD, có nhiều cách khác nhau xác định LOQ phụ thuộc vào từng phương pháp, kỹ thuật và điều kiện trang thiết bị cụ thể. Ta có thể xác định dựa vào tỷ lệ tín hiệu chất phân tích so với nhiễu đường nền (S/N). LOQ có thể xác định bằng nồng độ của chất phân tích mà tại đó chiều cao peak của nó bằng khoảng 10 lần chiều cao của nhiễu đường nền (S/N=10). + Khảo sát độ chính xác của phép đo
Nhóm sinh viên: Đặng Thị Lành - Nguyễn Thị Thùy Trang
Page 23
Đồ án tốt nghiệp
GVHD: PGS.TS. Cung Thị Tố Quỳnh
Theo ISO, độ chính xác của phép đo được đánh giá qua độ đúng và độ chụm. Độ chụm là mức độ gần nhau của các giá trị riêng lẻ của các phép đo lặp lại. Độ đúng là mức độ gần nhau của giá trị phân tích với giá trị thực. Độ đúng được biễu diễn dưới dạng sai số tuyệt đối hoặc sai số tương đối. Sai số được tính theo công thức: n
∑%X
S −S % X = i t ×100% St
% X tb =
i
i =1
n
Trong đó: %X: Sai số phần trăm tương đối Si: Gía trị diện tích peak đo được St: Gía trị diện tích peak thực n: Số lần đo Độ lặp lại của phép đo được xác định theo các đại lượng SD và RSD S
2
∑( S − S ) = i
2
tb
n −1
RSD =
S ×100% Stb
$$$chữa S thành SD
Trong đó: S: Độ lệch chuẩn Stb : Diện tích peak trung bình RSD: Hệ số biến động của phép đo Người ta thường so sánh RSD (%) tính được so với RSD (%) cho phép ở nồng độ chất tương ứng theo AOAC. RSD (%) tính được không được lớn hơn giá trị trong bảng ở hàm lượng chất tương ứng, độ chụm thay đổi theo nồng độ chất phân tích. Nồng độ càng thấp thì kết quả càng dao động nhiều (không chụm) nghĩa là RSD càng lớn.
Nhóm sinh viên: Đặng Thị Lành - Nguyễn Thị Thùy Trang
Page 24
Đồ án tốt nghiệp
GVHD: PGS.TS. Cung Thị Tố Quỳnh
Bảng 1.1: Độ lặp lại tối đa chấp nhận tại các nồng độ khác nhau (theo AOAC) TT 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10
Hàm lượng % 100 10 1 0,1 0,01 0,001 0,0001 0,00001 0,000001 0,0000001
Tỷ lệ chất 1 10-1 10-2 10-3 10-4 10-5 10-6 10-7 10-8 10-9
Đơn vị 100% 10% 1% 0,1% 100ppm 10ppm 1ppm 100ppb 10ppb 1ppb
RSD (%) 1,3 1,8 2,7 3,7 5,3 7,3 11 15 21 30
+ Khảo sát độ lặp lại của quy trình phân tích Độ lặp lại của quy trình phân tích được đánh giá thông qua độ lệch chuẩn tương đối của 5 phép thử riêng biệt trên cùng 1 mẫu. Quá trình thực hiện theo đúng quy trình, điều kiện sắc ký đã trình bày. Giá trị RSD cho phép 15%. 1.7.
Các nghiên cứu liên quan
Đặng Văn Khánh (2010) [12], Xác định dư lượng hóa chất bảo vệ thực vật nhóm Carbamat trong một số loại rau quả bằng phương pháp sắc ký lỏng ghép khối phổ Đề tài đã tiến hành: -
Nghiên cứu và tối ưu hóa được các điều kiện chạy sắc ký lỏng ghép khối phổ như: pha động, cột sắc ký, detector… + Pha động là methanol và dung dịch acid focmic 0,1% + Cột sắc ký là cột C18 + Điều kiện của detector khối phổ chạy nguồn ion hóa ESI
Nhóm sinh viên: Đặng Thị Lành - Nguyễn Thị Thùy Trang
Page 25
Đồ án tốt nghiệp -
GVHD: PGS.TS. Cung Thị Tố Quỳnh
Nghiên cứu đánh giá được khoảng tuyến tính, đường chuẩn, giới hạn phát hiện và giới hạn định lượng của các chất nhóm Carbamat, độ lặp lại và độ thu hồi của phương pháp. + Xây dựng đường chuẩn bằng cách pha một dãy dung dịch chuẩn có nồng độ từ 20ppb đến 1500ppb, sau đó đem đo ở các điều kiện đã tối ưu. Và xác định được đường chuẩn của Carbofuran, Propoxur, Carbaryl và Fenobucarb. + Xác định giới hạn phát hiện LOD và giới hạn định lượng LOQ bằng cách dùng dung dịch chuẩn hỗn hợp 50ppb rồi tiến hành pha loãng cho tới khi thu được chiều cao tín hiệu chất phân tích bằng 3 lần tín hiệu đường nền thì ta thu được LOD và LOQ=1/3*LOD.
-
Nghiên cứu và đưa ra các điều kiện tách chiết các chất Carbamat trong một số loại rau quả.
-
Đưa ra quy trình phân tích xác định đồng thời dư lượng hóa chất bảo vệ thực vật nhóm carbamat trong một số loại rau quả bằng phương pháp sắc ký lỏng khối phổ.
-
Tiến hành phân tích trên 30 mẫu rau quả trên địa bàn Hà Nội và phát hiện 2 mẫu rau có chứa dư lượng carbofuran.
Nguyễn Thị Bích Thu (2009) [13]; Nghiên cứu ứng dụng sắc ký khí khối phổ
để phân tích dư lượng một số hóa chất bảo vệ thực vật thường dùng. Đề tài đã tiến hành: -
Khảo sát tình hình sử dụng HCBVTV nhóm Clo hữu cơ, Lân hữu cơ và Pyrethroid trong trồng cây dược liệu ở các địa điểm: Thanh Trì - Hà Nội, Thường Tín – Hà Nội, Khoái Châu – Hưng Yên, Hà Trung – Thanh Hóa.
-
Xây dựng được qui trình ổn định, hợp lý để định tính, định lượng hóa chất bảo vệ thực vật thường dùng chính xác và nhanh chóng bằng phương pháp sắc ký khí khối phổ (GC – MS).
Nhóm sinh viên: Đặng Thị Lành - Nguyễn Thị Thùy Trang
Page 26
Đồ án tốt nghiệp -
GVHD: PGS.TS. Cung Thị Tố Quỳnh
Áp dụng qui trình đã xây dựng để phân tích sàng lọc định tính, định lượng dư lượng các HC BVTV nhóm Clo hữu cơ, Lân hữu cơ và Pyrethroid bằng phương pháp GC – MS trong mẫu dược liệu và mẫu nông sản: đinh lăng, đương quy, cam thảo, gừng, hà thủ ô, hoa hòe, cải, tía tô…
Nhóm sinh viên: Đặng Thị Lành - Nguyễn Thị Thùy Trang
Page 27
Đồ án tốt nghiệp
GVHD: PGS.TS. Cung Thị Th Tố Quỳnh
CHƯƠNG 2: ĐỐ ỐI TƯỢNG VÀ PHƯƠNG NG PHÁP NGHIÊN CỨU C 2.1. Đối tượng ng nghiên ccứu -
Đối tượng ng nghiên ccứu là 5 HC BVTV bao gồm: m: Cypermethrin, Permethrin,
Chlorpyriphos, pyriphos, Metalaxyl, Malathion. -
10 loạii rau khác nhau được bán và tiêu thụ trên thị trường ng Hà Nội N và được mã
hóa như sau: Bảng 2.1: Mã hóa các loại rau STT
Loại rau
1 2 3 4 5 6 7 8 9 10
Cải xanh Cải ngọt Cải cúc Đậu đỗ Xà lách Bắp cải Rau muống Cần tây Hành lá Rau ngót
C1
Mã hóa C1 C2 C3 C4 C5 C6 C7 C8 C9 C10
Địa chỉ mua
Thờ ời gian mua
Hộ nông dân Thường Tín Hộ nông dân Thường Tín Chợ Bách Khoa Chợ Đồng Tâm Chợ Đồng Tâm Chợ Bách Khoa Chợ Đầu Mối Minh Khai Siêu thị VinMart Chợ Đồng Tâm Chợ Bách Khoa
Thu hái buổi bu chiều Thu hái buổi bu chiều Chợ ợ buổi sáng Chợ ợ buổi chiều Chợ ợ buổi sáng Chợ ợ buổi chiều Chợ ợ buổi sáng Buổi Bu sáng Chợ ợ buổi chiều Chợ ợ buổi sáng
C2
Nhóm sinh viên: Đặng Thị Lành - Nguyễn Thị Thùy Trang
C3
C4
Page 28
Đồ án tốt nghiệp
GVHD: PGS.TS. Cung Thị Tố Quỳnh
C5
C6
C8 2.2.
C7
C9
C10
Hóa chất, dụng cụ và thiết bị nghiên cứu
2.2.1. Hóa chất
Các hóa chất sử dụng trong nghiên cứu: -
Toluene xuất sứ Merck, độ tinh khiết 99,5%
-
Petrodium ether xuất sứ Trung Quốc, độ tinh khiết 96-98%
-
Dichloromethane xuất sứ Merck, độ tinh khiết 99,95%
-
n-Hexane xuất sứ Trung Quốc, độ tính khiết trên 63%
-
Cyclohexane xuất sứ Merck, độ tinh khiết 99%
-
Magnesium Sulphate xuất sứ Trung Quốc, độ tính khiết 99%
-
Ngoài ra, còn sử dụng các hóa chất khác: PSA, acid axetic,
acetonitrile, NaOAC.3H2O.
Các
hóa
chất
chuẩn:
Chlorpyriphos
(Cat.No:
XA1160000CY),
Cypermethrin (Cat.No: XA11890000CY), Permethrin (Cat.No: L 11890100CY), Metalaxyl (Cat.No: XA14920000TO), Malathion (Cat.No: XA147710000CY).
Nhóm sinh viên: Đặng Thị Lành - Nguyễn Thị Thùy Trang
Page 29
Đồ án tốt nghiệp
GVHD: PGS.TS. Cung Thị Tố Quỳnh
2.2.2. Dụng cụ và thiết bị nghiên cứu Dụng cụ nghiên cứu gồm: bình tam giác, bình cầu, ống đong các loại, pipet, vial 2ml, kim bơm mẫu và các dụng cụ cần thiết khác. Các thiết bị nghiên cứu: -
Thiết bị nghiền
-
Thiết bị lắc Vortex
-
Thiết bị li tâm Rotina 380, tốc độ max 14000rpm
-
Cân phân tích độ chính xác 10-4g
-
Thiết bị chưng cất quay chân không
-
Thiết bị phân tích sắc ký khí QP2010 của hãng Shimazu
-
Cột mao quản DB-5ms, đường kính trong 0,25mm, dài 30m, độ dày lớp film tráng cột là 0,25µm.
2.3.
Phương pháp nghiên cứu
Kỹ thuật tách chiết lỏng – lỏng
Kỹ thuật phân tích theo AOAC
Phương pháp phân tích sắc ký khí ghép khối phổ
2.3.1. Phương pháp chuẩn bị mẫu nghiên cứu -
Pha từng mẫu chuẩn đơn chất trong dung môi acetonitrile thành
dung dịch có nồng độ là 2500 ng/ml. -
Từ dung dịch chuẩn gốc, tiến hành pha hỗn hợp các chất chuẩn HC
BVTV trong dung môi acetonitrile có các nồng độ 50, 200,500, 1000, 2000, 2500 ng/ml. 2.3.2.
Đánh giá phương pháp phân tích + Xác định khoảng tuyến tính và đường chuẩn
Tiến hành khảo sát tại 6 điểm nồng độ khác nhau: 50, 200, 500, 1000, 2000, 2500 ng/ml, sau đó thu được diện tích peak tại mỗi nồng độ đó và tiến hành vè đồ
Nhóm sinh viên: Đặng Thị Lành - Nguyễn Thị Thùy Trang
Page 30
Đồ án tốt nghiệp
GVHD: PGS.TS. Cung Thị Tố Quỳnh
thị phụ thuộc của diện tích peak vào nồng độ. Quan sát và xác định khoảng tuyến tính và tiến hành xây dựng đường chuẩn cho từng mẫu chuẩn. + Giới hạn phát hiện LOD Chúng tôi đã tiến hành xác định LOD như sau: Phân tích mẫu chuẩn ở nồng độ thấp còn có thể xuất hiện tín hiệu của chất phân tích. Sau đó xác định tỉ lệ tín hiệu chất phân tích chia cho tín hiệu nền (S/N). LOD được chấp nhận tại nồng độ mà tại đó S/N=3. + Giới hạn định lượng LOQ Vì LOQ có thể xác định bằng nồng độ của chất phân tích mà tại đó chiều cao peak của nó bằng khoảng 10 lần chiều cao của nhiễu đường nền (S/N=10). Do đó chúng tôi xác định LOQ từ LOD theo công thức: LOQ = 10/3* LOD. + Xác định độ chính xác (độ lặp lại) của phép đo Tiến hành pha các chất chuẩn ở 3 nồng độ đầu của khoảng tuyến tính gồm: 50, 200, 500 ppb. Tiên hành đo diện tích của mỗi chất chuẩn tại mỗi nồng độ lặp lại như vậy 4 lần và xác định độ chính xác của phép đo. + Khảo sát độ lặp lại của quy trình phân tích Độ lặp lại của quy trình phân tích được đanh giá thông qua việc phân tích 5 mẫu rau được thêm chuẩn ở nồng độ mỗi chất là 500ng/g rau và 2000ng/g rau. Quá trinh xử lý mẫu và phân tích dược thực hiện theo quy trình đã nêu ở mục 2.3.3 và mục 2.3.4.
Nhóm sinh viên: Đặng Thị Lành - Nguyễn Thị Thùy Trang
Page 31
Đồ án tốt nghiệp 2.3.3.
GVHD: PGS.TS. Cung Thị Tố Quỳnh
Phương pháp chiết tách mẫu theo AOAC
Quy trình: Mẫu rau (15g) 15ml dd 1% acid acetic trong acetonitrile
Ống li tâm 2,5g NaOAc.3H2O
Lắc vortex+ Ly tâm
Bã
Hút 1ml dịch 2ml hh PSA+MgSO4
Lắc vortex+ Ly tâm
Thu mẫu chiết
Phân tích GC-MS
Hình 2.1: Quy trình chiết tách mẫu theo AOAC
Nhóm sinh viên: Đặng Thị Lành - Nguyễn Thị Thùy Trang
Page 32
Đồ án tốt nghiệp
GVHD: PGS.TS. Cung Thị Tố Quỳnh
Thuyết minh quy trình Cân chính xác khoảng 15g mẫu vào ống ly tâm 50 ml. - Mẫu QC: Thêm 150 µl chuẩn hỗn hợp nồng độ 10 µg/ml - Thêm 15 ml dung dịch 1% acid acetic trong acetonitril vào mẫu thử, mẫu QC, lắc trộn đều bằng tay, Vortex trong 30s. - Cho từ từ hỗn hợp muối chiết đã chuẩn bị sẵn (6g MgSO4 khan và 1,5 g NaOAc khan hoặc 2,5 g NaOAc.3H2O). - Lắc trộn đều bằng tay 1 phút, Vortex trong 30s, đem ly tâm 6000 rpm trong 5 phút. - Hút 1 ml dịch phía trên vào ống ly tâm 2 ml trong có hỗn hợp 0,05 g PSA và 0,15 g MgSO4 khan đã chuẩn bị sẵn . - Lắc trộn đều bằng máy lắc vortex trong 30s, đem ly tâm 13000 rpm trong 1 phút. - Hút dịch sau ly tâm vào vial, đo trên GC – MS.
2.3.4. Phương pháp sắc ký khí khối phổ -
Máy sắc ký khí ghép khối phổ GC – MS QP 2010 hãng Shimazu
-
Pha tĩnh của GC là cột mao quản DB-5ms, dài 30m, đường kính trong 0,25mm Điều kiện GC:
-
Cột sắc ký DB-5ms (30m*250µm*0,25µm)
-
Khí mang: Helium
-
Tốc độ khí mang: Đẳng dòng, 1 ml/phút
-
Nhiệt độ buồng tiêm mẫu: 2500C
-
Aux Heaters: 2800C
-
Thể tích tiêm mẫu: 1µl
-
Chế độ tiêm mẫu: không chia dòng
Nhóm sinh viên: Đặng Thị Lành - Nguyễn Thị Thùy Trang
Page 33
Đồ án tốt nghiệp -
GVHD: PGS.TS. Cung Thị Tố Quỳnh
Chương trình nhiệt độ: Nhiệt độ ban đầu 50oC (giữ trong 1phút), tăng 25oC/phút lên 125oC, sau đó tăng 10oC/phút lên 300oC (giữ trong 5phút). Tổng thời gian phân tích là 26,4phút.
Điều kiện MS : -
Nguồn ion hóa: EI
-
Năng lượng ion hóa 70ev
-
Nhiệt độ buồng ion: 230oC
-
Thời gian cắt dung môi: 5phút
-
Chế độ phân tích SIM
Nhóm sinh viên: Đặng Thị Lành - Nguyễn Thị Thùy Trang
Page 34
Đồ án tốt nghiệp
GVHD: PGS.TS. Cung Thị Th Tố Quỳnh CHƯƠNG ƯƠNG 3: K KẾT QUẢ VÀ THẢO LUẬN
3.1.
Kết quả khảoo sát điều kiện phân tích GC/MS
Từ kết quả phân tích SIM đã xác định được thời gian lưu u và các mảnh m phổ cần phân tích, tỷ lệ mảnh nh ph phổ được chỉ ra trong bảng sau: Bảng 3.1: Kết quả khảảo sát các mảnh phổ, thời gian lưu của a HC BVTV dùng để phân tích định tính, định lượng. STT
Tên ch chất
m/z
Thờii gian lưu l (phút)
1
Chlorpyrip rpyripos
258; 260; 314; 316
14.330
2
Cypermethrin
91; 217;163
21.321
3
Metalaxyl
127; 163; 168; 183
13.683
4
Malathion
146; 234; 249; 190
14.182
5
Permethrin
99; 127;173
20.591
Kết quả phân tích m mẫu hỗn hợp được chỉ ra trong sắc kí đồ hình 3.1 cho ta thấy các chấtt phân tích là tách nhau ra hoàn toàn.
Hình 3.1: SSắc kí đồ hỗn hợp ở nồng độ 50ppb
Nhóm sinh viên: Đặng Thị Lành - Nguyễn Thị Thùy Trang
Page 35
Đồ án tốt nghiệp 3.2.
GVHD: PGS.TS. Cung Thị Tố Quỳnh
Kết quả khảo sát độ ổn định của GC/MS trong 1 ngày Kết quả khảo sát độ ổn định của GC/MS trong một ngày được đánh giá
thông qua việc phân tích 2 điểm nồng độ là 50ppb và 2000ppb, mỗi điểm phân tích 4 lần trong cùng một điều kiện sắc kí và người phân tích. Kết quả đánh giá thông qua tín hiệu thời gian lưu và diện tích peak chỉ ra trong bảng 3.2; 3.3; 3.4; 3.5 cho thấy độ lệch chuẩn tương đối của thiết bị là tốt. Bảng 3.2: Kết quả đánh giá độ ổn định của GC/MS thông qua thời gian lưu (tR) ở nồng độ 50ppb Lần bơm mẫu STT
RSD(%)
Tên chất 1
2
3
4
1
Chlorpyripos
14,336
14,325
14,323
14,336
0,049
2
Cypermethrin
21,311
21,330
21,309
21,332
0,057
3
Metalaxyl
13,676
13,690
13,688
13,678
0,047
4
Malathion
14,175
14,189
14,190
14,173
0,063
5
Permethrin
20,580
20.584
20,605
20,596
0,055
Bảng 3.3: kết quả đánh giá độ ổn định của GC/MS thông qua thời gian lưu (tR) ở nồng độ 500ppb STT
Tên chất
Lần bơm mẫu
RSD (%)
1
2
3
4
1
Chloryripos
14,310
14,353
14,321
14,336
0,151
2
Cypermethrin 21,279
21,363
21,281
21,361
0,218
3
Metalaxyl
13,667
13,701
13,700
13,663
0,150
4
Malathion
14,160
14,203
14,201
14,163
0,165
5
Permethrin
20,550
20,628
20,629
20,556
0,212
Nhóm sinh viên: Đặng Thị Lành - Nguyễn Thị Thùy Trang
Page 36
Đồ án tốt nghiệp
GVHD: PGS.TS. Cung Thị Tố Quỳnh
Kết quả phân tích định lượng các chất có từ 2 đồng phân trở nên thường được đưa về dạng tổng số các đồng phân do đó đánh giá độ ổn định của thiết bị thông qua diện tích peak thì tín hiệu diện tích được đánh giá ở dạng tổng các đồng phân. Kết quả chỉ ra ở bảng 3.4; 3.5 cho thấy độ lệch chuẩn tương đối khi khảo sát độ ổn định của thiết bị ở hai nồng độ 50ppb và 2000ppb có giá trị từ 1,11%1,64% Bảng 3.4: Kết quả đánh giá độ ổn định của GC/MS thông qua diện tích peak (Si) ở nồng độ 50ppb STT
Tên chất
Lần bơm mẫu 1
1
Chloryripos
2
Cypermethrin
3
2
25023
3
RSD (%) 4
25178
24088
25783
2,8
64568
65231
66598
66967
1,5
Metalaxyl
11186
11983
12586
10825
6,8
4
Malathion
26978
25825
25972
27609
3,2
5
Permethrin
40987
42112
41672
41514
3,6
Bảng 3.5: Kết quả đánh giá độ ổn định của GC/MS thông qua diện tích peak (Si) ở nồng độ 500ppb STT
Tên chất
Lần bơm mẫu 1
2
3
RSD (%) 4
1
Chloryripos
245708
241872
240921
241363
0,9
2
Cypermethrin
931783
949853
945318
940178
0,8
3
Metalaxyl
127351
128325
127730
127198
0,4
4
Malathion
361918
363597
364147
362118
0,3
5
Permethrin
540118
541323
538330
541421
0,3
Nhóm sinh viên: Đặng Thị Lành - Nguyễn Thị Thùy Trang
Page 37
Đồ án tốt nghiệp 3.3.
GVHD: PGS.TS. Cung Thị Tố Quỳnh
Kết quả đánh giá phương pháp phân tích
3.3.1. Kết quả xây dựng đường chuẩn Lập đường chuẩn là một trong những yêu cầu đầu tiên của phương pháp phân tích. Từ đường chuẩn ta có thể biết được khoảng tuyến tính của chất phân tích, từ đó đưa nồng độ mẫu thực nằm trong khoảng tuyến tính. Chúng tôi đã xây dựng đường chuẩn như sau: pha một dãy dung dịch chuẩn có các nồng độ 50, 200, 500, 1000, 2000, 2500ppb. Các dung dịch chuẩn được pha trong dung môi acetonitril Sau đó đem đo ở điều kiện trên, kết quả thu được ở bảng sau: Bảng 3.6: Sự phụ thuộc của diện tích peak lên nồng độ các chất Nồng Diện tích
độ (ppb)
50
Chlopyriphos Cypermethrin (1) (2) 25018 65841
Metalaxyl (3) 9645
Malathion Permethrin (4) (5) 26596 40578
200
96906
315941
47052
128281
192482
500
242466
941783
127651
362945
540048
1000
484852
1883568
255138
725858
1019765
2000
969860
3790765
530928
1344879
2200185
2500
1077897
4298567
612634
2077453
2409289
STT
Bảng 3.7: Kết quả xây dựng đường ngoại chuẩn Tên chất Phương trình hồi quy, hệ số tương quan
1
Chlopyriphos
Y= 484,72X+ 278,89; r2=0,9998
2
Cypermethrin
Y= 1914X- 34019; r2=0,9998
3
Metalaxyl
Y= 256,67X- 1958,2,1; r2=0,9999
4
Malathion
Y= 723,85X-7111,9; r2=0,9998
5
Permethrin
Y= 1111,5X-18532 ; r2=0,9999
Nhóm sinh viên: Đặng Thị Lành - Nguyễn Thị Thùy Trang
Page 38
GVHD: PGS.TS. Cung Thị Tố Quỳnh
1200000
1200000
1000000
1000000
800000
800000 Diện tích
DIện tích
Đồ án tốt nghiệp
600000
600000
400000
400000
200000
200000
0
0 0
1000
2000
y = 484.72x + 278.89 R² = 0.9998
3000
0
Nồng độ ng/ml
1000
2000
3000
Nồng độ ng/ml
Hình 3.2: Sự phụ thuộc diện tích peak vào nồng độ của Chlorpyripos và đường chuẩn 5000000
4000000
4500000
3500000
4000000 3000000
3500000 3000000
Diện tích
Diện tích
y = 1914.x - 34019 R² = 0.999
2500000 2000000
2500000 2000000 1500000
1500000 1000000
1000000 500000
500000
0
0 0
1000
2000
3000
Nồng độ ng/ml
0
1000
2000
3000
Nồng độ ng/ml
Hình 3.3: Sự phụ thuộc diện tích peak vào nồng độ của Cypermethrin và đường chuẩn
Nhóm sinh viên: Đặng Thị Lành - Nguyễn Thị Thùy Trang
Page 39
Đồ án tốt nghiệp
GVHD: PGS.TS. Cung Thị Tố Quỳnh
700000
600000
600000
500000 400000 Diện tích
Diện tích
500000
y = 256.6x - 1985. R² = 0.999
400000 300000
300000 200000
200000 100000
100000
0
0 0
1000
2000
0
3000
1000
Nồng độ ng/ml
2000
3000
Nồng độ ng/ml
Hình 3.4: Sự phụ thuộc diện tích peak vào nồng độ của Metalaxyl và đường chuẩn 2500000
1600000
y = 723.8x - 7177. R² = 0.999
1400000 1200000
1500000
Diện tích
Diện tích
2000000
1000000
1000000 800000 600000 400000
500000
200000 0
0 0
1000
2000
3000
Nồng độ ng/ml
0
1000
2000
3000
Nồng độ ng/ml
Hình 3.5: Sự phụ thuộc diện tích peak vào nồng độ của Malathion và đường chuẩn
Nhóm sinh viên: Đặng Thị Lành - Nguyễn Thị Thùy Trang
Page 40
Đồ án tốt nghiệp
GVHD: PGS.TS. Cung Thị Tố Quỳnh
3000000
2500000
2500000
y = 1111.x - 18532 R² = 0.999
2000000 Diện tích
Diện tích
2000000 1500000
1500000 1000000
1000000 500000
500000 0
0 0
1000
2000
3000
0
Nồng độ ng/ml
1000
2000
3000
Nồng độ ng/ml
Hình 3.6: Sự phụ thuộc diện tích peak vào nồng độ của Permethrin và đường chuẩn Từ các đồ thị trên ta thấy trong khoảng nồng độ 50ppb- 2000ppb thì mối quan hệ giữa diện tích peak và nồng độ của các chất đều tuyến tính. 3.3.2. Giới hạn phát hiện LOD, giới hạn định lượng LOQ Để xác định giới hạn chúng tôi dùng hỗn hợp 500ppb rồi tiến hành pha loãng cho tới khi thu được chiều cao chất phân tích gấp 3 lần tín hiệu đường nền. kết quả thu được như sau: giới hạn phát hiện của Chlorpyripos, Cypermethrin, Metlaxyl, Malathion, Permethrin là 0,002mg/kg (2ppb) Giới hạn định lượng LOQ được xem là nồng độ thấp nhất mà hệ thống phân tích định lượng được với tín hiệu phân tích khác có ý nghĩa định lượng với tín hiệu của mẫu trắng hay tín hiệu nền. Theo lí thuyết thống kê trong hóa phân tích thì LOQ = 3,33 LOD. Do đó giới hạn phát hiện của Chlopyriphos, Cypermethrin, Metalaxyl, Malathion, Permethrin là 0,007mg/kg (7ppb) 3.3.3. Kết quả độ chính xác của phép đo Pha 3 mẫu ở 3 nồng độ đầu, giữa và cuối của khoảng tuyến tính. Thực hiện đo mỗi mẫu 4 lần ta có kết quả như sau:
Nhóm sinh viên: Đặng Thị Lành - Nguyễn Thị Thùy Trang
Page 41
Đồ án tốt nghiệp
GVHD: PGS.TS. Cung Thị Tố Quỳnh Bảng 3.8: Sai sốcủa phép đo ở các nồng độ khác nhau Diện tích peak(Si)
Diện
Nồng N
h độ
tích Lần đo
1
2
3
4
peak (St)
ậ(ppb) Chlophyriphos
n
%Xtb
25023
25178
24088
25783
24515
2,9
61686
6,7
Cypermethrin
64568
65231
66598
66967
x50
Metalaxyl
11186
11983
12586
10825
é
Malathion
26978
25825
25972
27609
29014
8,3
t
Permethrin
40987
42112
41672
41514
37043
12,2
Chlorphyriphos
90981
97237
104213
95193
92223
5,6
Cypermethrin
314515
324865
322187
302197
348801
9,42
Metalaxyl
46978
46530
46782
47918
47778
1,7
Malathion
130496
120124
127178
127326
144565
12,6
Permethrin
189153
190297
196695
193783
189354
1,7
Chlophyriphos
245708
241872
240921
241363
242639
0,7
Cypermethrin
931783
949853
945318
940178
923031
2,0
Metalaxyl
127351
128325
127730
127198
132808
3,9
t
Malathion
361918
363597
364147
362118
355297
2,2
r
Permethrin
540118
541323
538330
541421
528864
2,9
: p200 h ầ n 500
10848
7,5
ă Nhận xét: Phần trăm sai số của phép đo tại 3 mức nồng độ có giá trị từ 0,3-12,6 % nằm trong giới hạn cho phép của AOAC. 3.4.
Kết quả phân tích mẫu thực tế
Sau khi khảo sát thực tế các mẫu rau trên địa bàn Hà Nội bằng phương pháp trên. Chúng tôi có kết quả như sau:
Nhóm sinh viên: Đặng Thị Lành - Nguyễn Thị Thùy Trang
Page 42
Đồ án tốt nghiệp
GVHD: PGS.TS. Cung Thị Tố Quỳnh
Bảng 3.9: Kết quả phân tích dư lượng HC các loại rau (mg/kg) theo AOAC Mã STT
số
Chlorphyriphos Cypermethrin Metalaxyl Malathion Permethrin
1
C1
211.38
60.23
KPH
KPH
KPH
2
C2
14.86
6.55
KPH
KPH
KPH
3
C3
0.16
KPH
KPH
KPH
KPH
4
C4
KPH
0.029
KPH
KPH
KPH
5
C5
KPH
KPH
KPH
KPH
KPH
6
C6
1.37
0.59
KPH
KPH
KPH
7
C7
8
C8
9
C9
KPH
KPH
KPH
KPH
KPH
10
C10 Ghi chú: KPH- không phát hiện Bảng 3.10: Hàm lượng cho phép trong các loại rau Mã
Chlorphyriphos Cypermethrin Metalaxyl Malathion Permethrin
STT
rau
1
C1
1
0.2
2
1
2
C2
1
0.2
2
1
3
C3
1
0.2
2
1
4
C4
5
C5
0.1
2
2
6
C6
1
0.5
5
7
C7
8
C8
9
C9
10
C10
0.5
0.05
1
0.2
0.5
0.5
0.5
0.5
Nhóm sinh viên: Đặng Thị Lành - Nguyễn Thị Thùy Trang
0.5
0.2
0.5 0.5
0.5
1
Page 43
Đồ án tốt nghiệp
GVHD: PGS.TS. Cung Thị Tố Quỳnh
Nhận xét: Đã khảo sát dư lượng một số hóa chất bảo vệ thực vật trong 10 loại rau. Qua bảng (3.5) và so sánh với hàm lượng giới hạn cho phép (3.6) cho ta thấy: -
Các mẫu rau chứa HC BVTV bao gồm
-
Các mẫu rau chứa hàm lượng lớn hơn hàm lượng giới hạn cho phép bao
gồm Nhiều mẫu rau trên địa bàn Hà Nội còn chứa nhiều dư lượng HC BVTV vượt quá giới hạn cho phép của TCVN. Vì vậy cần có cơ chế quản lý, kiểm tra chặt chẽ các mặt hàng rau hơn nữa để nâng cao chất lượng cuộc sống cho con người cũng như vật nuôi
Nhóm sinh viên: Đặng Thị Lành - Nguyễn Thị Thùy Trang
Page 44
Đồ án tốt nghiệp
GVHD: PGS.TS. Cung Thị Tố Quỳnh
CHƯƠNG 4: KẾT LUẬN VÀ KIẾN NGHỊ Kết luận 1.Đã khảo sát được phương pháp phân tích 5 HC BVTV ( Chlorpyripos, Cypermethrin, Metalaxyl, Malathion, Permethrin) trong mẫu rau bằng phương pháp sắc kí khí detector khối phổ 2.Tiến hành đánh giá quy trình phân tích thông qua khảo sát các yếu tố - Khảo sát điều kiện GC/MS - Khảo sát độ ổn định của thiết bị GC/MS - Khảo sát khoảng tuyến tính, giới hạn phát hiện và giới hạn định lượng - Khảo sát độ lặp lại của phương pháp phân tích 3. Tiến hành thực nhiệm phân tích HC BVTC trong 10 loại rau trên thị trường Hà Nội Kiến nghị 1.Tiếp tục nghiên cứu quy trình phân tích đa dư lượng HC BVTV trong các mẫu rau bằng phương pháp GC/MS. 2.Cần có cơ chế quản lý chặt chẽ các sản phẩm rau không rõ nguồn gốc vì đây là mặt hàng đa dạng dễ tồn dư HC BVTV ảnh hưởng nghiêm trọng đến sức khỏe của người tiêu dùng.
Nhóm sinh viên: Đặng Thị Lành - Nguyễn Thị Thùy Trang
Page 45
Đồ án tốt nghiệp
GVHD: PGS.TS. Cung Thị Tố Quỳnh TÀI LIỆU THAM KHẢO
A. Tiếng Việt. 1. Trung tâm nghiên cứu và tư vấn tiêu dùng (2009), Báo cáo thực trạng an toàn rau, củ, quả trên thị trường. 2. Trần Việt Hùng (2005), Các kỹ thuật xử lý mẫu và phương pháp phân tích dư lượng hóa chất bảo vệ thực vật trong dược liệu, chuyên đề sâu. 3. Nguyễn Xuân Dũng, Lê Thanh Hải (2000), Cơ sở sắc ký khí, Hà Nội 2000. 4. Trần Việt Hùng (2005), Độc tính và ảnh hưởng của việc sử dụng hóa chất bảo vệ thực vật đến môi trường và sức khỏe con người, chuyên đề sâu. 5. Trần Tứ Hiếu, Từ Vọng Nghi, Nguyễn Văn Ri, Nguyễn Xuân Trung (2007), Hóa học phân tích, phần 2: Các phương pháp phân tích công cụ, NXB Khoa học và Kỹ thuật 6. Trần Việt Hùng (2006), Khảo sát và nghiên cứu phân tích dư lượng một số hóa chất bảo vệ thực vật trong dược liệu sạch, Luận án tiến sĩ, Trường Đại học dược Hà Nội. 7. Trần Việt Hùng (2003), Một số phương pháp chiết hiện đại, Thông báo kiểm nghiệm, số 1. 8. QĐ 46/2007/QĐ-BYT, Quy định giới hạn tối đa ô nhiễm sinh học và hóa học trong thực phẩm. 9. Phạm Văn Hùng (2005), Sắc ký khí cơ sở lý thuyết và khả năng ứng dụng, Nhà xuất bản Đại học Quốc Gia Hà Nội. 10. Sở Tài nguyên và Môi trường tỉnh Vĩnh Phúc (2008), Thuốc bảo vệ thực vật và những tác động của chúng. 11. Cổng thông tin điện tử Bộ Nông Nghiệp và Phát Triển Nông Thôn (2013). 12. Đặng Văn Khánh (2010), Xác định dư lượng hóa chất bảo vệ thực vật nhóm Carbamat trong một số loại rau quả bằng phương pháp sắc ký lỏng ghép khối phổ 13. Nguyễn Thị Bích Thu (2009); Nghiên cứu ứng dụng sắc ký khí khối phổ để phân tích dư lượng một số hóa chất bảo vệ thực vật thường dùng.
Nhóm sinh viên: Đặng Thị Lành - Nguyễn Thị Thùy Trang
Page 46
Đồ án tốt nghiệp
GVHD: PGS.TS. Cung Thị Tố Quỳnh
B. Tiếng Anh. 14. AOAC Official Method 2007.01 “Pesticide Residues in Foods by Acetonitrile Extraction and Partitioning with Magnesium Sulfate”, Gas Chromatography/Mass Spectrometry and Liquid Chromatography/Tandem Mass Spectrometry 15. AOAC International (1985), “AOAC Official Method 985.22 Organochlorine and Organophosphorus Pesticide Residues – Gas Chromatographic Method” AOAC Official method. 16. AOAC International (1988), “AOAC Official Method 998.01 Synthetic Pyrethroids in Agricultural Products - Multiresidue Gas Chromatographic Method” AOAC Official Method. 17. Diazinon, Evironmental Health Criteria 198, International Programme on Chemical Safety, World Health Oganisation, Geneva, 1998, p12 18. Food and Agriculture Organization of the United Nations (2002), International Code of Conduct on the Distribution and Use of Pesticides. 19. Grou E., Radulescu V. (1983), Direct determination of some carbamat pesticides in water and soil by high-performance liquid chromatography, Journal of Chromatography, 260, pp. 502-506. 20. Grob, K. (1993), Classical Split and Splitness Injection in Capillary Gas Chromatography, 3rd.ed., Heuthig, Heidelberg 21. Harold M.McNair, Jame M.Miller (1998), Basic Gas Chromatography, John Willey & Sons, Inc. 22. Liu M., Yang H., Liu H., Han P., Wang X., Zhang S., Wu Y. (2007), Development of high-performance liquid chromatography and non-aqueous capillary electrophoresis methods for the determination of fenoxycarb residues in wheat samples, Journal of the Science of Food and Agriculture, Vol.88, Issue 1. 23. Morgan, D.P.1982 (Jan). Recognition and management of pesticide poisonongs. Third edition U.S. Enviromental Protection Agency.Washington, DC:U.S. Government Printing Office
Nhóm sinh viên: Đặng Thị Lành - Nguyễn Thị Thùy Trang
Page 47
Đồ án tốt nghiệp 24. Tethgatuk
GVHD: PGS.TS. Cung Thị Tố Quỳnh P.
Jinsart
W.
and
ArnoldP.
(2001),
Determination
of
Organophosphate Pesticides in Vegetable Farm Drained Water Using Solid Phase Extraction Followed by High Performace Liquid Chromatography, J. Sci. Res. Chula. Univ, Vol. 26 No.1, pp.35-47. 25. T. Visser, M J Verdenbregt and A.P J Mde Jong, L.A.van Ginkel, H.J. vanRossurn and R.W. Stepheny. Cryotrapping gas chrmatography – fourier trasform infrated spectrometry: anew technique to confirm the presence of bete – agonists in animal material. Analytical Chumuca Acta. 26. Winefordner J.D (1998), Solid-Phase Extraction, principle and pratice, Chemical analysis, volume 47, A Willey-internscience publication, John Wiley & Sons, Inc.
Nhóm sinh viên: Đặng Thị Lành - Nguyễn Thị Thùy Trang
Page 48