Nghiên cứu phát hiện đa dư lượng thuốc bảo vệ thực vật trong các mẫu rau quả bằng GC/MS

BỘ CÔNG THƯƠNG VIỆN CÔNG NGHIỆP THỰC PHẨM BÁO CÁO TỔNG KẾT ĐỀ TÀI CẤP BỘ NGHIÊN CỨU PHÁT HIỆN ĐA DƯ LƯỢNG THUỐC BẢO VỆ THỰC VẬT TRONG CÁC MẪU RAU QUẢ BẰNG GC/MS Chủ nhiệm đề tài: PHẠM VĂN THÀNH 7842 07/4/2010 HÀ NỘI – 2010 Đề tài nghiên cứu khoa học cấp Bộ - 2009 1 LỜI NÓI ĐẦU Đề tài : “ Nghiên cứu phát hiện đa dư lượng thuốc bảo vệ thực vật trong các mẫu rau quả bằng GC/MS”, được thực hiện trong thời gian 12 tháng theo “Hợp đồng đặt hàng sản xuất và cung cấp dịch vụ sự nghiệp công nghiên cứu khoa học và phát triển công nghệ” số 034.09.RD/HĐ-KHCN ký ngày 25 tháng 02 năm 2009 giữa Bộ Công Thương và Viện Công nghiệp thực phẩm. Đề tài đã hoàn thành đầy đủ các nội dung nghiên cứu trong Hợp đồng đã ký kết bao gồm: 1. Nghiên cứu xây dựng qui trình chuẩn để phân tích dư lượng thuốc bảo vệ thực vật với khả năng phát hiện 110 chất thuộc nhiều nhóm khác nhau. 2. Áp dụng qui trình đã xây dựng để phân tích các mẫu rau quả trên thị trường Hà Nội. Thành công của đề tài đã góp phần nâng cao năng lực phòng thí nghiệm phân tích của Trung tâm Phân tích và Giám định thực phẩm quốc gia trong công tác kiểm soát chất lượng, an toàn vệ sinh thực phẩm. Nhóm thực hiện đề tài xin chân thành cám ơn Vụ Khoa học và Công nghệ - Bộ Công Thương, Viện Công nghiệp thực phẩm và các đơn vị bạn đã tạo điều kiện và hỗ trợ chúng tôi hoàn thành nhiệm vụ này. Nhóm thực hiện đề tài Đề tài nghiên cứu khoa học cấp Bộ - 2009 2 MỤC LỤC Trang Lời nói đầu 01 Mục lục 02 Ký hiệu và chữ viết tắt 04 Mở đầu 05 CHƯƠNG 1 TỔNG QUAN 07 1.1 Khái quát chung về thuốc BVTV 07 1.2 Ảnh hưởng của thuốc BVTV đến môi trường và sức khoẻ con người 09 1.3 Tình hình sử dụng và tiêu thụ thuốc BVTV ở Việt Nam và trên thế giới 10 1.4 Kiểm soát dư lượng thuốc BVTV trong nông sản thực phẩm ở Việt Nam 12 1.5 Phương pháp xác định dư lượng thuốc BVTV 13 1.5.1 Phương pháp phân loại để phân tích dư lượng thuôc BVTV 14 1.5.2 Phương pháp lấy mẫu để xác định dư lượng thuốc BVTV 15 1.5.3 Phương pháp phân tích dư lượng thuốc BVTV 17 CHƯƠNG 2 THỰC NGHIỆM 21 2.1 Đối tượng nghiên cứu 21 Đề tài nghiên cứu khoa học cấp Bộ - 2009 3 2.1.1 Các loại rau quả nghiên cứu 21 2.1.2 Các loại thuốc BVTV nghiên cứu 21 2.2 Cách tiến hành thực nghiệm 22 2.3 Phương pháp nghiên cứu 26 CHƯƠNG 3 KẾT QUẢ VÀ BÌNH LUẬN 32 3.1 Lựa chọn mẫu và chất phân tích 32 3.2 Nghiên cứu điều kiện tách, làm sạch, làm giàu mẫu và lựa chọn chế độ phân tích trên GC/MS 32 3.3 Đánh giá phương pháp chiết tách và phân tích đa dư lượng thuốc BVTV trong rau quả 40 3.3.1 Đường nội chuẩ n của các loại thuốc BVTV 40 3.3.2 Độ thu hồi của các loại thuốc BVTV 44 3.3.3 Giới hạn phát hiện (LOD) và giới hạn xác định (LOQ) 48 3.4 Đánh giá độ chính xác của phương pháp 51 3.5 Kết quả khảo sát một số mẫu rau, qủa trên thị trường Hà Nội 57 KẾT LUẬN VÀ KIẾN NGHỊ 61 Tài liệu tham khảo 62 Phụ lục 65 Đề tài nghiên cứu khoa học cấp Bộ - 2009 4 DANH MỤC CÁC CHỮ VIẾT TẮT BVTV Bảo vệ thực vật ELIZA Enzyme Linked Immunosorbent Assay EIA Enzyme Immunosorbent Assay GC/MS Gas Chromatography/Mass spectrophotomet HPLC High Performant Liquid Chromatography LC Liquid Chromatography LOD Limit of Detection LOQ Limit of Quantification LC/MS Liquid Chromatography/ Mass spectrophotomet RIA Radio Immuno Assay PAN Polycyclic Aromatic Hydrocarbon SPE Solid Phase Extract TLC Think Layer Chromatography NN&PTNT Nông nghiệp và Phát triển nông thôn VSAT Vệ sinh an toàn Đề tài nghiên cứu khoa học cấp Bộ - 2009 5 Mở đầu Những năm gần đây, lượng thuốc bảo vệ thực vật (BVTV) tiêu thụ ở Việt Nam lên tới hàng chục ngàn tấn. Những loại thuốc thường dùng chủ yếu là các loại thuốc thuộc nhóm clo hữu cơ và lân hữu cơ; đây là những loại thuốc có hiệu quả phòng trừ cao nhưng cũng lại có độ độc rất cao và khó phân huỷ gây ảnh hưởng lớn đến môi trường và sức khoẻ con người. Ngoài tác động trực tiếp bởi dư lượng còn lại trên các sản phẩm, thuốc bảo vệ thực vật còn có thể làm thay đổi thành phần và tính chất đất như làm chua cứng, thay đổi cân bằng các chất dinh dưỡng đối với cây trồng. Vấn đề tồn dư thuốc BVTV trong môi trường đang thu hút sự quan tâm của nhiều nhà khoa học. Các số liệu phân tích môi trường cho thấy, dù sau mộ t thời gian dài không sử dụng, thuốc BVTV vẫn còn lưu trong môi trường dù ở dạng vết [5] [6] [7]. Theo tác giả Lê Văn Khoa, kết quả phân tích tồn dư thuốc BVTV gồm các loại: DDT, methyl parathion, lindan… trong 17 mẫu đất trồng rau trên địa bàn Hà Nội cho thấy có tới 70% số mẫu có chứa ít nhất một loại thuốc, trong đó có 6 mẫu có chứa hàm lượng DDT cao quá tiêu chuẩn cho phép. Đối với các loại thuốc BVTV ở các nhóm khác như lân hữu cơ, cacbamat, pyrethroid tổng h ợp tuy ít bền vững hơn nhóm thuốc clo hữu cơ nhưng chúng lại được sử dụng với số lượng lớn. Vì vậy mối đe doạ của các loại thuốc này đối với môi trường cũng không phải nhỏ khi có sự ước tính khoảng 50% lượng thuốc BVTV khi dùng là phun vào đất. Trong đất, thuốc BVTV bị phân huỷ dần bởi các yếu tố vô sinh và hữu sinh. Một số vi sinh vật có thể sử dụng thuốc BVTV như một nguồn dinh dưỡng; ngược lại, nhiều loại vi sinh vật không phải đối tượng phòng trừ cũng bị ảnh hưởng. Nhiều thí nghiệm cho thấy, khi sử dụng thuốc BVTV, hoạt độ của đất giảm 50 đến 90% so với điều kiện tự nhiên. Trên thực tế, việc kiểm tra, giám sát dư lượng thuốc BVTV vô cùng phức tạp, ngay cả với các nước công nghi ệp phát triển, có hệ thống kiểm soát dư lượng thuốc BVTV cao thì những rủi ro về ngộ độc do thuốc BVTV vẫn có thể xảy ra. Ở Việt Nam, kết quả kiểm tra hàng năm của Trung tâm kiểm định thuốc BVTV phía Bắc và phía Nam cho Đề tài nghiên cứu khoa học cấp Bộ - 2009 6 thấy dư lượng thuốc BVTV trong rau quả rất đáng báo động, số các sản phẩm bị nhiễm thuốc BVTV có xu hướng tăng lên, ảnh hưởng rất lớn đến sức khoẻ người tiêu dùng. Kiểm soát dư lượng thuốc BVTV trong các sản phẩm luôn là bài toán khó đối với các nhà quản lý và các nhà nghiên cứu. Một lý do không nhỏ làm hạn chế sự kiểm soát này là phương pháp phân tích hiện nay còn phức tạp, mỗi qui trình chỉ có thể áp dụ ng cho một số nhóm, một số chất nhất định. Hiện nay, trong bộ tiêu chuẩn Việt Nam (TCVN) cũng chỉ ban hành tiêu chuẩn kiểm tra thuốc BVTV cho nhóm ngũ cốc và chè, hơn nữa mỗi tiêu chuẩn chỉ dùng xác định một số chất, số các loại thuốc BVTV có thể xác định được khi áp dụng các tiêu chuẩn này rất ít chỉ gồm: parathiomethyl, metamidophos, gama-BHC, dimethoit, diclovot, lidan và một vài chất khác [26] [27] [28] [29][30] [31]. Cũng vì lý do đó nhiều phòng thí nghiệm trong nước có điều ki ện trang thiết bị tốt như Trung tâm TC-ĐL-CL 1, Trung tâm TC-ĐL-CL 2, Trung tâm TC-ĐL-CL 3, Viện Dinh dưỡng Quốc gia, Trung tâm Phân tích và Thí nghiệm thành phố Hồ Chí Minh đã tự xây dựng cho mình qui trình phân tích dư lượng thuốc BVTV để áp dụng trong phòng thử nghiệm. Tuy nhiên các qui trình này cũng chỉ áp dụng trong nội bộ, hơn nữa mỗi qui trình cũng chỉ áp dụng cho một nhóm chất hoặc cơ clo, hoặc cơ phot pho, hoặc pyrethroid với các điều kiện kỹ thu ật khác nhau trên sắc ký khí (GC) tương ứng với việc sử dụng các loại detector FID, ECD, FPD. Chính vì lý do đó chúng tôi xây dựng đề tài: “Nghiên cứu phát hiện đa dư lượng thuốc bảo vệ thực vật trong các mẫu rau quả bằng GC/MS”, với mục tiêu phân tích được nhiều loại dư lượng thuốc bảo vệ thực vật thuộc nhiều nhóm khác nhau trên một qui trình phân tích, có độ chính xác tương đương các tiêu chuẩn AOAC, đáp ứng yêu cầu về gi ới hạn kiểm soát dư lượng thuốc BVTV trong các sản phẩm rau quả theo TCVN 5624-1991. Đề tài nghiên cứu khoa học cấp Bộ - 2009 7 CHƯƠNG I: TỔNG QUAN 1.1.Kh¸i qu¸t chung vÒ thuèc b¶o vÖ thùc vËt Định nghĩa: Thuốc BVTV là những chất hoặc hợp chất được dùng để phòng chống, diệt trừ, xua đuổi hoặc giảm nhẹ thiệt hại do dịch hại gây ra cho cây trồng (U.S.EPA). Phân loại thuốc BVTV : Có nhiều cách để phân loại thuốc bảo vệ thực vật [19], có thể phân loại thuốc theo đối tượng phòng trừ, theo cơ chế tác động, theo mức độ độc h ại, + Phân loại theo đối tượng phòng trừ Theo cách này, thuốc BVTV được chia ra thành các nhóm - Thuốc trừ nhện - Thuốc trừ ốc - Thuốc trừ nấm bệnh - Thuốc trừ chuột - Thuốc trừ cỏ - Thuốc trừ sâu - Thuốc trừ tuyến trùng Trong các loại trên lại có thể chia ra theo nhiều cách khác nhau, ví dụ thuốc trừ sâu có thể phân chia theo bản chất hoá h ọc: clo hữu cơ, lân hữu cơ, carbamat, pyrethroid, các nhóm thuốc trừ sâu thế hệ mới… + Phân loại theo cơ chế tác động - Thuốc gây độc do tiếp xúc - Thuốc gây độc vị độc - Thuốc nội hấp, thấm sâu - Nhóm thuốc xông hơi + Phân loại theo độ độc Đề tài nghiên cứu khoa học cấp Bộ - 2009 8 Theo cách phân loại này (WHO), thuốc BVTV được chia thành các nhóm như sau Bảng 1. Phân loại thuốc BVTV theo độ độc của tổ chức Y tế Thế giới Độc cấp tính LD 50 ( Chuột nhà) mg/kg Qua miệng Qua da Phân nhóm và ký hiệu Biểu tượng nhóm độc Thể rắn Thể lỏng Thể rắn Thể lỏng Ia độc mạnh “rất độc” (chữ đen, nền đỏ) Đầu lâu xương chéo ( đen trên nền trắng) ≤ 5 ≤ 20 ≤ 10 ≤ 40 Ib độc “độc” (chữ đen, nền đỏ) Đầu lâu xương chéo ( đen trên nền trắng) 5-50 20-200 10-100 40-400 II độc trung bình “ có hại”(chữ đen trên nền vàng) Chữ thập đen trên nền trắng 50-500 200-2000 100-1000 400-4000 III độc ít “chú ý” (chữ đen, nền xanh) Chữ thập đen trên nền trắng 500-2000 2000-3000 1000 4000 IV nền xanh lá cây > 2000 > 3000 Đề tài nghiên cứu khoa học cấp Bộ - 2009 9 1.2 Ảnh hưởng của thuốc BVTV đến môi trường và sức khoẻ con người Sản xuất nông nghiệp ở bất cứ nơi nào trên thế giới đều không thể thiếu thuốc BVTV nếu muốn đạt năng suất cao. Tuy nhiên, thuốc BVTV cũng chính là chất độc gây hại cho sức khoẻ con người và môi trường nếu không được quản lý và sử dụng đúng cách. Thuốc BVTV có tác động mạnh mẽ đến môi trường. Chúng có thể làm thay đổi thành phần và tính chất của đất, làm chua cứng và thay đổi cân bằng dinh dưỡng trong đất. Vấn đề tồn dư của các chất BVTV trong môi trường đã thu hút sự quan tâm của nhiều nhà khoa học, đặc biệt các chất clo hữu cơ có khả năng gây độc cao và bền vững trong môi trường. Các số liệu phân tích môi trường cho thấy, dù sau một thời gian dài không sử dụng, một lượng tồn lưu các hợp chất này v ẫn được tìm thấy (Lê Văn Khoa 1997). Cũng theo tác giả Lê Văn Khoa, trong số 17 mẫu đất trồng rau lấy ở Hà Nội để phân tích các chất thuộc nhóm DDT, methyl parathion, lidan, monitor thì có tới 70% số mẫu phát hiện ra có một trong các chất phân tích, trong đó có tới 36% số mẫu phát hiện có DDT vượt mức cho phép. Đối với các thuốc BVTV ở các nhóm khác như lân hữu cơ, cacbamat, pyrethroid ít bềnn vững hơn nhóm thuốc clo hữu cơ nhưng chúng lại đang được sử d ụng rộng khắp với số lượng lớn, vì vậy những hiểm hoạ cho môi trường từ những nhóm này cũng không hề nhỏ. Trên thực tế, không phải tất cả lượng thuốc BVTV đem sử dụng đều nhằm đúng mục đích. Người ta ước tính khi phun thuốc có tới 50% lượng thuốc phun thẳng vào đất. Trong đất thuốc BVTV bị phân huỷ dần bởi các yếu tố vô sinh và hữu sinh. Nhiều loại vi sinh vật có khả năng sử dụng thuốc như một nguồn dinh dưỡng, ngược lại nhiều loại không thuộc đối tượng phòng trừ cũng bị tiêu diệt. Nhiều nghiên cứu cho thấy thuốc BVTV làm giảm 50-90% hoạt độ của đất so với điều kiện tự nhiên. Ngoài việc tích tụ trong đất, thuốc BVTV còn phân tán vào nước, các trầm tích nước [...]... phn qu (loi ny c chia thnh 8 nhúm) - Loi 2 : Rau, c ly t nhiu loi khỏc nhau ca cỏc cõy, phn ln c canh tỏc mt nm S phi nhim thuc BVTV ca rau ph thuc vo phn ca cõy dựng lm thc phm v thc t gieo trng Cỏc loi rau c phõn thnh cỏc nhúm c trng : rau thõn hnh, rau ci (ci du hoc ci), rau loi qu bu bớ, rau loi qu khụng phi bu bớ, rau lỏ, rau u, u ht, rau thõn r c, rau thõn v cung, cõy cú tinh du v gia v v.v (bao... s khu vc trng im Kt qu cho thy, rau ci, u , nho, da chut u cú mu cú cha hm lng thuc BVTV vt quỏ MRLs T l cỏc mu nhim ny l 15% i vi rau ci, 20% i vi nho v u , da lờ l 19,6%, da chut l 12%[1] [7] Theo mt s tỏc gi Vin Rau qu thỡ d lng mt s loi thuc trờn cỏc loi rau cao hn nhiu so vi gii hn ti a cho phộp Vớ d : Wotabox trờn rau ci l 1ppm (MRLs l 0,2 ppm) ; Monitor trờn rau ci l 2,0ppm (MRLs l 0,1 ppm)... 100ml n 200ml tựy phng phỏp Trong khuụn kh ti, vi mc ớch phõn tớch a d lng cỏc thuc BVTV trờn i tng rau qu chỳng tụi tin hnh kho sỏt 3 dung mụi khỏc nhau s dng trong bc tỏch chit etyl axetat, axeton v axetonitril vi lng mu l 20g * Lm sch: Yờu cu ca bc tỏch chit mu trong phng phỏp phõn tớch a d lng cỏc thuc BVTV phi tỏch chit c nhiu loi thuc BVTV cựng mt lỳc Tuy nhiờn, trong quỏ trỡnh chit sut cú... chuyn vo l ng mu v bm vo mỏy GC/MS 2.3.3 Xỏc nh kh nng thu hi mu, LOD v LOQ Nghiờn cu kh nng thu hi mu bng cỏch b sung mt lng mu chun bit trc vo mu sau ú tin hnh cỏc iu kin phõn tớch nh ó la chn ỏnh giỏ phng phỏp Xỏc nh hiu sut thu hi : R(%) = m1 m2 x100 m0 Trong ú : m1 - lng cht xỏc nh c cú trong mu t to (àg) m2 - lng cht xỏc nh c trong mu trng (àg) mo - lng cht chun trong hn hp dựng cho vo mu t... s phỏt trin khụng ngng ca khoa hc, k thut phõn tớch sc ký kh ph ó nõng lờn thnh LC/MS/MS; GC/MS/ MS, vi s ghộp ni hai ln khi ph ny lm tng lờn rt nhiu chớnh xỏc ca phng phỏp, v khng nh s chc chn cho cỏc kt qu thu c CHNG II: THC NGHIM 2.1 i tng nghiờn cu 2.1.1 Cỏc loi rau qu nghiờn cu Trong phm vi ti ny, cỏc loi rau qu ti c ly t cỏc ch trờn a bn H Ni kho sỏt v nghiờn cu 2.1.2 Cỏc thuc BVTV nghiờn cu... soỏt Trong s ny cú khụng ớt loi thuc ó b cm s dng V s lng cỏc chng loi thuc BVTV thng mi ang lu hnh trờn th trng cng gia tng rt nhanh Ch trong vũng 6 nm (t nm 1998 n 2004), s lng tờn thuc BVTV thng mi ó tng gp ụi, trong ú thuc tr sõu chim t l rt cao (499/261) khong 45%, thuc tr bnh (364/208) chim khong 32%, thuc tr c (266/156) chim khoag 20% Nm 2000, Cc Bo V thc vt ó cú t thanh tra ln, kt qu 70% trong. .. khỏc nhau Cỏc ion ny s c tỏch v o khi lng sau ú ghi trờn sc ph Mt u im ca s kt hp GC/MS l cú th c ỏp dng mt cỏch hu hiu cho vic nghiờn cu v phõn tớch cỏc cht ng v bn Nh nhng u im ú 19 ti nghiờn cu khoa hc cp B - 2009 m k thut phõn tớch GC/MS ngy cng c ng dng rng rói trong phõn tớch d lng cỏc cht kớch thớch, c cht d bay hi trong kim soỏt v sinh an ton thc phm v bo v mụi trng Ngoi nhng k thut phõn tớch... nhiu ng nn Giỏ tr LOD c tớnh : LOD = 3 (N/S) x C Trong ú : N - nhiu trung bỡnh ng nn S - Chiu cao pic ca cht cn phõn tớch C - Nng cht Gii hn xỏc nh (LOQ) l lng nh nht ca cht cn phõn tớch cú trong mu th cú th nh lng c trong iu kin tin hnh phộp th Thụng thng LOQ c ly t 3 n 5 ln LOD 2.3.4 Cỏc cụng thc tớnh toỏn cỏc thụng s Nng trung bỡnh: N x= x i i =1 N Trong ú: xi: Nng cht phõn tớch thớ nghim th i... ph ó c s dng rng rói, c bit nú cú th giỳp phỏt hin cỏc cu t trong hn hp phc tp Nhiu ci tin quan trng ó c ỏp dng, c bit trong phõn tớch cỏc hp cht sinh hoỏ Ngoi ra cỏc chng trỡnh x lý s liu khi ghộp ni vi mỏy tớnh khin quỏ trỡnh phõn tớch tr nờn n gin hn v cho phộp thu c nhng kt qu ỏng tin cy Ph khi c s dng nh mt detector c bit cú nhy cao Trong trng hp ny, cỏc thit b s cho cỏc giỏ tr s khi khỏc nhau... nhau ca thuc BVTV v cỏc ni cht thc vt trong hai dung mụi khụng hũa tan vo nhau Trong ti ny, chỳng tụi ó s dng n-hexan bóo hũa axetonitril lm sch dch chit - Sc ký ct: Ct hp ph cú th l silicagel vi mụi ra gii l diclometan hoc hn hp etyl ete: petroleum ete (15:85, v:v), hoc silicagel 10% H2O Ngoi ra cũn cú cỏc cht lm sch khỏc nh florisil, oxit nhụm trung tớnh Trong mt s phng phỏp ngi ta lm sch mu nh