Phát hiện dư lượng một số kháng sinh có trong nước thải chăn nuôi nuôi trồng thủy sản và đánh giá hiệu quả khử kháng sinh trong nước thải bằng vật liệu nano autio2 bằng phương pháp lc msms

BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO BỘ Y TẾ TRƯỜNG ĐẠI HỌC Y DƯỢC CẦN THƠ NGUYỄN QUỐC DUY PHÁT HIỆN DƯ LƯỢNG MỘT SỐ KHÁNG SINH CÓ TRONG NƯỚC THẢI CHĂN NUÔI-NUÔI TRỒNG THỦY SẢN VÀ ĐÁNH GIÁ HIỆU QUẢ KHỬ KHÁNG SINH TRONG NƯỚC THẢI BẰNG VẬT LIỆU NANO Au/TiO2 BẰNG PHƯƠNG PHÁP LC-MS/MS LUẬN VĂN THẠC SĨ DƯỢC HỌC Cần Thơ – Năm 2019 BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO BỘ Y TẾ TRƯỜNG ĐẠI HỌC Y DƯỢC CẦN THƠ NGUYỄN QUỐC DUY PHÁT HIỆN DƯ LƯỢNG MỘT SỐ KHÁNG SINH CĨ TRONG NƯỚC THẢI CHĂN NI-NI TRỒNG THỦY SẢN VÀ ĐÁNH GIÁ HIỆU QUẢ KHỬ KHÁNG SINH TRONG NƯỚC THẢI BẰNG VẬT LIỆU NANO Au/TiO2 BẰNG PHƯƠNG PHÁP LC-MS/MS Ch n n nh I NGHI THU C VÀ ĐỘC CH T 60.72.04.10 LUẬN VĂN THẠC SĨ DƯỢC HỌC N h n n ho h TS Đ CH U MINH V NH THỌ Cần Thơ – Năm 2019 LỜI CAM ĐOAN Tô x n m đo n đâ l ơn trình n h n ứu tơi Các s liệu, kết nêu luận văn n đ ợ đảm bảo tính trung thực h từn đ ợc cơng b cơng trình nghiên cứu khác N m đo n Nguyễn Qu c Duy LỜI CẢM ƠN Để hoàn thành luận văn n , Em x n hân th nh ửi l i cảm ơn đến: Quý Thầ , Cô Tr n Đại H Y D ợc Cần Thơ đ tạo đ ều kiện thuận lợi cho Em h c tập nghiên cứu Đặc biệt, Em xin trân tr ng bày tỏ lịng cảm ơn â ắ đến: Q Thầy, Cơ Liên mơn Hóa phân tích – Kiểm nghiệm thu c – Độc chất đ tận tình úp đỡ tạo đ ều kiện cho em hoàn thành luận văn V i lịng kính tr ng biết ơn, Em x n ửi l i cảm ơn đến Thầ TS Đỗ Châu nh Vĩnh Th n đ tận tâm h ng d n, truyền đạt kiến thức, kinh nghiệm, góp ý cho Em su t trình h c tập, nghiên ho đến hoàn thành luận văn Xin chân thành cảm ơn Q ỹ phát triển khoa h c công nghệ Qu c gia – NAFOSTED đ hỗ trợ trình nghien cứu Em xin chân thành cảm ơn! Cần Thơ - 2019 Nguyễn Qu c Duy i MỤC LỤC DANH MỤC CÁC KÝ HIỆU, CÁC CHỮ VIẾT TẮT iii DANH MỤC CÁC BẢNG .iv DANH MỤC CÁC HÌNH vi DANH MỤC CÁC SƠ ĐỒ VÀ BIỂU ĐỒ vii ĐẶT VẤN ĐỀ Chương TỔNG QUAN TÀI LIỆU 1.1 Kháng sinh nhóm beta-lactam, tetracylin, lincosamid, glycopeptid sulfamid3 1.2 Hiện trạng sử dụng thuốc kháng sinh nơng nghiệp Việt Nam 1.3 Ơ nhiễm kháng sinh mối nguy hại đến môi trường sinh thái 10 1.4 Sắc ký lỏng hiệu cao khối phổ 12 1.5 Các bước thẩm định quy trình phân tích theo hướng dẫn AOAC EC 14 1.6 Vật liệu ống nano TiO2 Au-đính ống nano TiO2 17 1.7 Tình hình nghiên cứu định lượng động học khử số kháng sinh vật liệu ống nano TiO2 nguyên lý xúc tác quang hoạt 19 Chương ĐỐI TƯỢNG VÀ PHƯƠNG PHÁP NGHIÊN CỨU 25 2.1 Đối tượng nghiên cứu 25 2.1.1 Đối tượng nghiên cứu 25 2.1.2 Tiêu chuẩn chọn mẫu 25 2.1.3 Tiêu chuẩn loại trừ 25 2.1.4 Địa điểm thời gian nghiên cứu 25 2.2 Phương pháp nghiên cứu 26 2.2.1 Thiết kế nghiên cứu 26 2.2.2 Cỡ mẫu nghiên cứu 26 2.2.3 Phương pháp chọn mẫu 27 2.2.4 Nội dung nghiên cứu 27 2.2.5 Phương pháp thu thập số liệu 35 2.2.6 Phương pháp kiểm soát sai số 37 2.2.7 Xử lý thống kê kết phân tích 37 2.3 Đạo đức nghiên cứu 37 Chương KẾT QUẢ NGHIÊN CỨU 39 3.1 Xây dựng thẩm định qui trình phân tích đồng thời dư lượng amoxicillin, ampicillin, doxycyclin, oxytetracylin, lincomycin, vancomycin, sulfamethazin, ii sulfamethoxazol có nước thải chăn nuôi nuôi trồng thuỷ sản phương pháp LC-MS/MS 39 3.2 Thẩm định quy trình định lượng đồng thời amoxicillin, ampicillin, oxytetracyclin, doxycyclin, lincomycin, vancomycin, sulfamethazin sulfamethoxazol nước thải chăn nuôi-nuôi trồng thủy sản phương pháp LC-MS/MS 50 3.3 Ứng dụng quy trình để xác định đồng thời dư lượng amoxicillin, ampicillin, oxytetracyclin, doxycyclin, lincomycin, vancomycin, sulfamethazin sulfamethoxazol số mẫu nước thải chăn nuôi-nuôi trồng thủy sản phương pháp LC-MS/MS 58 3.4 Xác định hiệu khử kháng sinh vật liệu nano Au/TiO2 60 Chương BÀN LUẬN 62 4.1 Xây dựng quy trình định lượng 62 4.1.1 Khảo sát lựa chọn nội chuẩn 62 4.1.2 Khảo sát điều kiện khối phổ tối ưu 63 4.1.3 Khảo sát điều kiện sắc ký thích hợp 67 4.1.4 Khảo sát quy trình xử lý mẫu thích hợp 71 4.1.6 Khảo sát ảnh hưởng nhiễu lên chất phân tích 73 4.2 Thẩm định quy trình định lượng 73 4.2.1 Tính tương thích hệ thống 73 4.2.2 Tính đặc hiệu 74 4.2.3 Khoảng tuyến tính đường chuẩn 75 4.2.4 Giới hạn phát giới hạn định lượng 76 4.2.5 Độ độ xác 76 4.3 Ứng dụng quy trình định lượng thẩm định kiểm tra dư lượng kháng sinh có mẫu nước chăn nuôi-nuôi trồng thủy sản 77 4.4 Ứng dụng quy trình định lượng thẩm định tiến hành đánh giá hiệu khử kháng sinh vật liệu nano Au/TiO2 78 KẾT LUẬN 79 KIẾN NGHỊ 81 TÀI LIỆU THAM KHẢO PHỤ LỤC iii DANH MỤC CÁC KÝ HIỆU, CÁC CHỮ VIẾT TẮT Chữ viết tắt Từ ngun Nghĩa Tiếng Việt X Giá trị trung bình µ Khoảng tin cậy ACN Acetonitril APCI Atmospheric pressure chemical Ion hóa hóa học áp suất khí ionization Atmospheric Pressure Ion hóa photon áp suất Photoionization khí ESI Electrospray ion Ion hoá phun điện tử HPLC High performance liquid Sắc ký lỏng hiệu cao APPI chromatography AOAC Association of Official Hiệp hội nhà Hóa phan tích Analytical Chemists EC European Commission Ủy ban Châu Âu LOD Limit Of Detection Giới hạn phát LOQ Limit Of Quantification Giới hạn định lượng MRM Multiple Reaction Monitoring Chế độ chọn lọc nhiều lần MS/MS Mass spectrometry/ Mass Khối phổ/Khối phổ spectrometry R2 Coefficient of Correlation Hệ số tương quan RSD Relative Standard Deviation Độ lệch chuẩn tương đối SD Standard deviation Độ lệch chuẩn SPE Solid Phase Extraction Chiết pha rắn AMOX/AMPI, Amoxicillin/Ampicillin OCT/DXC, Oxyteracyclin/Doxycyclin LCM/VCM, Lincomycin/Vancomycin SMZ/SMT Sulfamethazin/Sulfamethoxazol iv DANH MỤC CÁC BẢNG Bảng 1.1 Tính chất lý hóa amoxicillin ampicillin dùng nghiên cứu3 Bảng 1.2 Tính chất lý hóa oxytetracylin doxycylin dùng nghiên cứu Bảng 1.3 Tính chất lý hóa lincomycin dùng nghiên cứu Bảng 1.4 Tính chất lý hóa vancomycin dùng nghiên cứu Bảng 1.5 Tính chất lý hóa sulfamethazin sulfamethoxazol dùng nghiên cứu Bảng 1.6 Tổng hợp nghiên cứu nước định lượng kháng sinh nước thải chăn nuôi nuôi trồng thuỷ sản 20 Bảng 1.7 Các nghiên cứu nước định lượng kháng sinh nước thải chăn nuôi nuôi trồng thuỷ sản 21 Bảng 2.1 Mẫu nước thải thu thập để kiểm tra dư lượng kháng sinh 27 Bảng 2.2 Giới hạn sai lệch cho phép tối đa tỉ lệ ion 33 Bảng 2.3 Hóa chất- dung mơi sử dụng 36 Bảng 2.4 Trang thiết bị dùng nghiên cứu 36 Bảng 3.1 Kết khảo sát nội chuẩn 39 Bảng 3.2 Điều kiện khối phổ tối ưu cho kháng sinh phân tích 41 Bảng 3.3 Kết khảo sát pha tĩnh, dung môi pha mẫu pH pha động 44 Bảng 3.4 Kết khảo sát chương trình pha động 45 Bảng 3.5 Chương trình gradient pha động thích hợp phân tích đồng thời AMOX, AMPI, OCT, DXC, LCM, VCM, SMZ SMT 46 Bảng 3.6 Kết khảo sát hiệu suất thu hồi quy trình xử lý mẫu 48 Bảng 3.7 Phương trình hồi qui xây dựng mẫu trắng dung môi 49 Bảng 3.8 Kết tính tương thích hệ thống mẫu trắng giả lập 50 v Bảng 3.9 Tỉ lệ ion định tính định lượng kháng sinh phân tích 53 Bảng 3.10 Độ lệch chuẩn thời gian lưu cho kháng sinh phân tích 53 Bảng 3.11 Khoảng tuyến tính, phương trình hồi quy hệ số tương quan kháng sinh phân tích 54 Bảng 3.12 LOD, LOQ kháng sinh phan tích 56 Bảng 3.13 Độ đúng, độ xác ngày liên ngày chất 57 Bảng 3.14 Kết phân tích 20 mẫu nước thải vùng chăn nuôi-nuôi trồng thủy sản tỉnh An Giang Thành phố Cần Thơ 58 vi DANH MỤC CÁC HÌNH Hình 1.1 Sơ đồ hệ thống HPLC 13 Hình 1.2 Sơ đồ cấu tạo phân tích khối ba tứ cực 14 Hình 1.3 Qui trình chế tạo vật liệu ống nano TiO2 18 Hình 1.4 Cơ chế quang xúc tác TiO2 19 Hình 3.1 Kết lượng phân mảnh tối ưu tín hiệu cho nội chuẩn TMTP (a) ATN (b) 40 Hình 3.2 (a), (b) Kết Auto-tune Manual-tune chất chuẩn Vancomycin 43 Hình 3.3 Kết Auto-tune Manual-tune chất chuẩn Lincomycin 43 Hình 3.4 SKĐ phân tích đồng thời AMOX, AMPI, OCT, DXC, LCM, VCM, SMZ SMT điều kiện khối phổ tối ưu sắc ký thích hợp 47 Hình 3.5 Sắc ký đồ quy trình chiết mẫu qua cột SPE Strata X-C (QT1) 48 Hình 3.6 Sắc ký đồ quy trình xử lý mẫu khơng dùng EDTA (QT3) 48 Hình 3.7 Sắc ký đồ mẫu trắng, mẫu chuẩn, mẫu trắng thêm chuẩn mẫu trắng thêm chuẩn lần kháng sinh oxytetracyclin 51 Hình 3.8 Phổ đồ MS1 scan ES+ mẫu trắng thêm chuẩn 52 Hình 3.9 Phổ đồ Daughter Scan ATN 52 Hình 3.10 Phương trình hồi qui tuyến tính OCT 55 Hình 3.11 S/N xác định LOD, LOQ DXC 56 Hình 3.12 Sắc ký đồ mẫu S2F13 với dư lượng cao OCT DXC 59 Hình 3.13 Sắc ký đồ sau mốc thời gian khảo sát tác nhân SMT LCM 61 Hình 4.1 Thơng tin khối chuẩn nội ATN TMTP từ Thư viện phổ chuẩn Châu Âu 63 Hình 4.2 Phân mảnh đặc trưng cho phân tích định lượng (a) AMOX, (b) AMPI, (c) OCT, (d) DXC, (e) LCM, (f) VCM, (g) SMZ, (h) SMT nội chuẩn TMTP, ATN kỹ thuật LC-MS/MS so với Thư viện Phổ chuẩn châu Âu 65 PL-20 Sắc ký đồ mẫu trắng, mẫu chuẩn, mẫu trắng thêm chuẩn lần mẫu trắng thêm chuẩn lần vancomycin Chế độ MS Full Scan với mảnh mẹ-phân mảnh dùng định lượng-phân mảnh dùng định tính: ATN (267-56-72); TMTP (291-123-230); SMZ (279-186-92); SMT (254-92-108); AMPI (350-106-114) AMOX (366-114-208) PL-21 Chế độ MS Full Scan với mảnh mẹ-phân mảnh dùng định lượng-phân mảnh dùng định tính OCT (461-426-443) Chế độ MS Full Scan với mảnh mẹ-phân mảnh dùng định lượng-phân mảnh dùng định tính: LCM (407-126-359); DXC (445-428-154) PL-22 Phụ lục Tính tuyến tính đường chuẩn PL-23 PL-24 Phụ lục Giới hạn phát giới hạn định lượng Amoxicillin Ampicillin Oxytetracyclin Lincomycin PL-25 Vancomycin Sulfamethoxazol Sulfamethazin PL-26 Phụ lục Độ độ xác * Ngày PL-27 PL-28 * Độ ngày PL-29 PL-30 * Độ ngày PL-31 PL-32 Phụ lục 9: Xác định hiệu khử kháng sinh vật liệu Au/TiO2 AMPI 0,180% 0,160% 0,140% 0,120% 0,100% 0,080% 0,060% 0,040% 0,020% 0,000% ZnO Au/TiO2 TNAs TNWs/TNAs 20 0,161% 0,002% 0,017% 0,005% ZnO Au/TiO2 40 0,002% 0,001% 0,001% 0,001% TNAs 60 0,001% 0,000% 0,000% 0,001% TNWs/TNAs Hiệu khử ampicillin thời điểm khác vật liệu AMOX 0,045% 0,040% 0,035% 0,030% 0,025% 0,020% 0,015% 0,010% 0,005% 0,000% ZnO Au/TiO2 TNAs TNWs/TNAs ZnO 20 0,039% 0,029% 0,026% 0,028% Au/TiO2 40 0,005% 0,007% 0,006% 0,017% TNAs 60 0,000% 0,004% 0,016% 0,004% TNWs/TNAs Hiệu khử amoxcillin thời điểm khác vật liệu PL-33 OCT 0,090% 0,080% 0,070% 0,060% 0,050% 0,040% 0,030% 0,020% 0,010% 0,000% ZnO Au/TiO2 TNAs TNWs/TNAs ZnO 20 0,085% 0,005% 0,075% 0,013% Au/TiO2 40 0,013% 0,004% 0,004% 0,004% TNAs 60 0,002% 0,000% 0,001% 0,000% TNWs/TNAs Hiệu khử oxytetracyclin thời điểm khác vật liệu DXC 0,35% 0,30% 0,25% 0,20% 0,15% 0,10% 0,05% 0,00% ZnO Au/TiO2 TNAs TNWs/TNAs ZnO 20 0,31% 0,04% 0,23% 0,11% Au/TiO2 40 0,08% 0,01% 0,01% 0,07% TNAs 60 0,03% 0,01% 0,01% 0,10% TNWs/TNAs Hiệu khử doxycyclin thời điểm khác vật liệu PL-34 VCM 0,035% 0,030% 0,025% 0,020% 0,015% 0,010% 0,005% 0,000% ZnO Au/TiO2 TNAs TNWs/TNAs ZnO 20 0,003% 0,001% 0,033% 0,004% Au/TiO2 40 0,002% 0,005% 0,006% 0,001% TNAs 60 0,000% 0,000% 0,000% 0,000% TNWs/TNAs Hiệu khử vancomycin thời điểm khác vật liệu SMT 0,100% 0,090% 0,080% 0,070% 0,060% 0,050% 0,040% 0,030% 0,020% 0,010% 0,000% ZnO Au/TiO2 TNAs TNWs/TNAs ZnO 20 0,035% 0,003% 0,062% 0,095% Au/TiO2 40 0,034% 0,000% 0,017% 0,006% TNAs 60 0,013% 0,000% 0,008% 0,004% TNWs/TNAs Hiệu khử sulfamethoxazol thời điểm khác vật liệu ...BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO BỘ Y TẾ TRƯỜNG ĐẠI HỌC Y DƯỢC CẦN THƠ NGUYỄN QUỐC DUY PHÁT HIỆN DƯ LƯỢNG MỘT SỐ KHÁNG SINH CÓ TRONG NƯỚC THẢI CHĂN NUÔI-NUÔI TRỒNG THỦY SẢN VÀ ĐÁNH GIÁ HIỆU QUẢ KHỬ KHÁNG... cứu nước Các nghiên cứu nước định lượng kháng sinh nước thải chăn nuôi nuôi trồng thuỷ sản thể Bảng 1.7 Bảng 1.7 Các nghiên cứu nước định lượng kháng sinh nước thải chăn nuôi nuôi trồng thuỷ sản. .. trên, đề tài ? ?Phát dư lượng số kháng sinh có nước thải chăn nuôi- nuôi trồng thủy sản đánh giá hiệu khử kháng sinh nước thải vật liệu nano Au/TiO2 phuong pháp LC- MS/MS” thực Với mục tiêu sau: Xây dựng