XÁC ĐỊNH HÀM LƯỢNG NHÓM CHẤT DIỆT CỎ GLYPHOSATE BẰNG PHƯƠNG PHÁP SẮC KÍ LỎNG HAI LẦN KHỐI PHỔ LCMSMS

ĐẠI HỌC QUỐC GIA HÀ NỘI TRƯỜNG ĐẠI HỌC KHOA HỌC TỰ NHIÊN - MAI THỊ NGA LINH XÁC ĐỊNH HÀM LƯỢNG NHÓM CHẤT DIỆT CỎ GLYPHOSATE BẰNG PHƯƠNG PHÁP SẮC KÍ LỎNG HAI LẦN KHỐI PHỔ LC-MS/MS LUẬN VĂN THẠC SĨ KHOA HỌC Hà Nội - 2019 ĐẠI HỌC QUỐC GIA HÀ NỘI TRƯỜNG ĐẠI HỌC KHOA HỌC TỰ NHIÊN - MAI THỊ NGA LINH XÁC ĐỊNH HÀM LƯỢNG NHĨM CHẤT DIỆT CỎ GLYPHOSATE BẰNG PHƯƠNG PHÁP SẮC KÍ LỎNG HAI LẦN KHỐI PHỔ LC-MS/MS Chuyên ngành: Hóa phân tích Mã số: 8440112.03 LUẬN VĂN THẠC SĨ KHOA HỌC NGƯỜI HƯỚNG DẪN KHOA HỌC: PGS.TS Từ Bình Minh TS Chu Đình Bính Hà Nội - 2019 LỜI CẢM ƠN Nghiên cứu tài trợ Quỹ Phát triển Khoa học Công nghệ Quốc gia (NAFOSTED) đề tài mã số 104.04-2017.19 Với lòng biết ơn sâu sắc, xin gửi lời cảm ơn đến PGS TS Từ Bình Minh, TS Chu Đình Bính giao đề tài tận tình hướng dẫn, truyền thụ kiến thức khoa học hướng dẫn chun mơn q trình học tập, nghiên cứu, tạo điều kiện tốt để tơi hồn thành luận văn Thạc sĩ khoa học Tôi xin chân thành cảm ơn thầy cô, bạn học tập nghiên cứu mơn Hóa Phân Tích – Trường Đại Học Khoa Học Tự Nhiên, Đại Học Quốc Gia Hà Nội tạo điều kiện, giúp đỡ để tơi có kết ngày hôm Tôi xin cảm ơn Ban lãnh đạo, đồng nghiệp Trung tâm phân tích chứng nhận chất lượng sản phẩm Nông nghiệp Hà Nội tạo điều kiện, khích lệ tơi q trình làm thực nghiệm Cuối cùng, xin cảm ơn gia đình, bạn bè quan tâm, động viên giúp tơi hoàn thành luận văn Hà Nội, tháng 01 năm 2019 Học viên Mai Thị Nga Linh MỤC LỤC DANH MỤC BẢNG DANH MỤC HÌNH DANH MỤC CÁC KÍ HIỆU VÀ CHỮ VIẾT TẮT Chữ viết tắt Tên đầy đủ IARC Cơ quan nghiên cứu ung thư Quốc tế WHO Tổ chức y tế giới EU Liên minh châu Âu EFSA Ủy ban An toàn thực phẩm Châu Âu LC Liquid chromaroghraphy (Sắc kí lỏng) GC Gas chromaroghraphy (Sắc ký khí) UV-Vis Ultra violet-visible (Tử ngoại khả kiến) FLD Fluorescence detector (đầu dò huỳnh quang) IC Ion chromatography (Sắc kí ion) ICP Inductively coupled plasma (Plasma cảm ứng cao tần) HILIC API APCI Hydrophilic interation liquid chromatography (Sắc kí tương tác ưa nước) Atmospheric pressure ionization (Ion hóa ở áp suất khí quyển) Atmospheric pressure chemical ionization (Ion hóa hóa học ở áp suất khí quyển) EI Electron impact (va đập điện tử) SIM Selected ion monitoring (Chế độ chọn lọc ion) MS Mass Spectrometry (Khối phổ) GLY Glyphosate AMPA Axit aminomethylphosphonic GLU Glufosinate 3PA 3-methylphosphinicopropionic axit FMOC-Cl 9-flourenylmethylchloroformate CAN Acetonitrile SPE Solid phase extraction (Chiết pha rắn) HLB Hydrophilic-lipophilic balance MAX Mixed-mode anion exchange (Cột đa chế) CAX Cột trao đổi cation NP Normal phase (pha thường) RP Reversed phase (pha đảo) MRL Maximum residue level (Giới hạn tồn dư tối đa) RSD Relative Standard Deviation (Độ lệch chuẩn tương đối) LOD Limit of detection (giới hạn phát hiện) LOQ Limit of quantification (giới hạn đinh lượng) MDL MQL Method detection limit (Giới hạn phát phương pháp) Method quantification limit (Giới hạn định lượng phương pháp) MỞ ĐẦU Trong thập niên vừa qua, nhóm chất diệt cỏ photpho – glyphosate sử dụng ngày phổ biến Thuốc diệt cỏ glyphosate sử dụng lần vào năm 1974 ở 100 quốc gia giới Sở dĩ glyphosate sử dụng rộng rãi tính hiệu cho an tồn mơi trường, hữu ích việc kiểm sốt cỏ dại ảnh hưởng trực tiếp lên vật nuôi khơng tồn lâu dài Ngồi ra, thuốc diệt cỏ glyphosate hóa chất có tính hiệu cao an tồn số hóa chất diệt cỏ sử dụng nơng nghiệp Nhưng lý người lạm dụng việc sử dụng thuốc diệt cỏ glyphosate tràn lan dẫn tới biến đổi gen trồng kháng glyphosate, gia tăng lượng glyphosate môi trường đất, nước Mặc dù glyphosate coi hợp chất gây độc đến người động vật nghiên cứu gần cho thấy dư lượng nhóm chất diệt cỏ glyphosate tìm thấy nhiều loại mẫu bao gồm mẫu thực vật, động vật người Năm 2012, tòa án Pháp buộc tội Mosanto sau trường hợp nông dân họ bị ngộ độc Lasso, loại thuốc trừ sâu hãng sản xuất Một người nông dân 47 tuổi bị tổn thương thần kinh nghiêm trọng, trí nhớ, gần khả lao động đau đầu kéo dài triền miên, sau hít phải độc từ loại thuốc trừ sâu độc hại Glyphosate gây rúng động dư luận giới từ tháng 3/2015, quan Nghiên cứu ung thư Quốc tế (IARC) trực thuộc tổ chức Y tế Thế giới (WHO) công bố kết luận phân loại cho glyphosate thuộc nhóm chất độc 2A, nhóm chất có khả gây ung thư Điều gây lên phản ứng mạnh mẽ quốc gia vùng lãnh thổ Mỹ châu Âu cấm sử dụng chất diệt cỏ họ glyphosate đưa tiêu chuẩn cho chất đối tượng khác thực phẩm, môi trường Ngày 27/2/2016, Hà Lan, Thụy Điển Pháp mạnh mẽ chống lại việc tái cấp phép sử dụng thuốc diệt cỏ chứa glyphosate châu Âu Có 1,5 triệu người gửi kiến nghị vấn đề đến ông Vytenis Andriukaitis, người định phụ trách sách y tế an tồn thực phẩm EU Quốc hội Hà Lan bỏ phiếu phản đối việc gia hạn giấy phép sử dụng glyphosate khối EU Bộ trưởng Môi trường Thụy Điển cho biết khơng mạo hiểm tính mạng người dân với rủi to đến từ glyphosate.Thụy Điển không bỏ phiếu thuận có nghiên cứu sâu sắc nhà khoa học Ủy ban An toàn thực phẩm Châu Âu (EFSA) cần phải minh bạch nghiên cứu họ… Argentina sau WHO thức thơng cáo khả gây ung thư ở cấp độ nguy hiểm glyphosate, 30000 chuyên gia y tế ở Argentina yêu cầu phủ nước ban hành lệnh cấm sử dụng sản phẩm chứa chất glyphosate Trong khủng hoảng Y tế liên quan đến virut Zika nước láng giềng Brazil, bác sĩ đưa kiện kết nối việc sản xuất sản phẩm biến đổi gen với tràn lan khơng kiểm sốt dịch bệnh Hiện tại, nước phải chịu gánh nặng từ việc gia tăng tỷ lệ ung thư toàn quốc, mà lý hàng đầu trực tiếp đến từ việc sử dụng glyphosate nông nghiệp Tại Việt Nam, glyphosate chất phổ biến loại thuốc diệt cỏ bày bán tràn lan loại hóa chất có danh mục thuốc bảo vệ thực vật cấp phép sử dụng Theo thống kê, glyphosate sử dụng ở Việt Nam tới 30000 năm, chiếm 30% lượng thuốc bảo vệ thực vật nói chung chiếm 60% nhóm thuốc trừ cỏ Theo ơng Hồng Trung, Cục trưởng Cục Bảo vệ thực vật cho biết, theo Luật Bảo vệ Kiểm dịch thực vật, Cục bảo vệ thực vật tiến hành rà sốt lại tồn danh mục thuốc bảo vệ thực vật xác định hoạt chất có đầy đủ chứng mặt khoa học có gây ảnh hưởng tới sức khỏe người, ảnh hưởng đến mơi trường… tiến hành loại bỏ khỏi danh mục phép sử dụng Để kiểm soát hàm lượng chất diệt cỏ glyphosate môi trường thực phẩm, ở Việt Nam giới có nhiều phương pháp phân tích nghiên cứu úng dụng.Trong phương pháp phân tích sắc ký lỏng ghép nối hai lần khối phổ LC-MS/MS với độ nhạy độ chọn lọc cao cho phép phân tích trực tiếp nhóm hợp chất diệt cỏ glyphosate Do đó, LC-MS/MS coi phương pháp phân tích có giá trị cho hiệu sử dụng cao Xuất phát từ tính cấp thiết xã hội tính ưu việt phương pháp phân tích này, chúng tơi xây dựng phương pháp: “Xác định hàm lượng nhóm chất diệt cỏ glyphosate phương pháp sắc kí lỏng hai lần khối phổ LC-MS/MS” Mục tiêu đề tài nghiên cứu là: Xây dựng phương pháp xác định hàm lượng nhóm chất diệt cỏ glyphosate thực phẩm môi trường, bao gồm: - Khảo sát điều kiện phân tích trực tiếp chất diệt cỏ họ glyphosate máy sắc ký lỏng ghép nối với detector hai lần khối phổ - Khảo sát tối ưu điều kiện xử lý mẫu cho mẫu nghiên cứu - Thẩm định xác định giá trị sử dụng phương pháp đưa Áp dụng phương pháp xác định nhóm chất diệt cỏ glyphosate mẫu thực phẩm môi trường nhằm đánh giá khả ứng dụng thực tế phương pháp phân tích 10 Nội Phạm Việt Hùng (2005), Sắc ký khí, sở lý thuyết khả ứng dụng, Đại học Quốc gia Hà Nội Tạ Thị Thảo (2010), Giáo trình Thống kê Hóa học phân tích, khoa Hóa học trường Đại học Khoa học Tự Nhiên, Đại học Quốc Gia Hà Nội Trần Cao Sơn, Phạm Xuân Đà, Lê Thị Hồng Hảo, Nguyễn Thành Trung (2010), Thẩm định phương pháp phân tích hóa học & vi sinh vật, Nxb Khoa Học Kỹ Thuật 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, Nhà xuất Khoa học Kỹ thuật, Hà Nội TCVN 5624-1_2009 – Danh mục giới hạn dư lượng tối đa thuốc bảo vệ thực vật giới hạn dư lượng thuốc bảo vệ thực vật ngoại lai – Phần 1: Theo hoạt chất thuốc bảo vệ thực vật TCVN 6910-1_2001- Độ xác ( độ độ chụm) phương pháp đo kết đo – Phần 1: Nguyên tắc định nghĩa chung Tiếng Anh 10 A M Botero-Coy, M Ibáñez, J V Sancho, and F Hernández (2013), “Direct liquid chromatography-tandem mass spectrometry determination of underivatized glyphosate in rice, maize and soybean,” J Chromatogr A, vol 1313, pp 157–165 11 A Principle and B Apparatus (2002), “AOAC Official Method 2000.05 Determination of Glyphosate and Aminomethylphosphonic Acid (AMPA) in crops gas chromatography with mass-selective detection first action 2000” 12 A Shrivastava and V Gupta (2011), “Methods for the determination of limit of detection and limit of quantitation of the analysis methods,” Chronicles young Sci, vol 2, no 1, pp 725–735 13 A Van Eeckhaut, K Lanckmans, S Sarre, I Smolders, and Y Michotte (2009), “Validation of bioanalytical LC – MS / MS assays : Evaluation of matrix effects,” vol 877, pp 2198–2207 14 B K Matuszewski and M L Constanzer (2003), “Strategies for the assessment of matrix effect in quantitative bioanalytical methods based on HPLC MS/MS,” vol 75, no 13, pp 3019–3030 15 Direction 2002/657/EC (2002), “COMMISSION DECISION 2002/657/EC of 12 August 2002 implementing Council Directive 96/23/EC concerning the performance of analytical methods and the interpretation of results,” Off J Eur Communities, vol L221/8, pp 8–36 16 96/23/Ec Commission Decision (2002), “96/23/EC COMMISSION DECISION of 12 August 2002 implementing Council Directive 96/23/EC concerning the performance of analytical methods and the interpretation of results (notified under document number C(2002) 3044)(Text with EEA relevance) (2002/657/EC),” 96/23/Ec Comm Decis., p 29 17 E Alexa, M Häfner, M Negrea, and A Lazureanu (2008), “HPLC and GC Determination of Glyphosate and Aminomethylphosphonic Acid ( AMPA ) in Water Samples,” 43 rd Croat 3rd Int Symp Agric Opatija Croat rd rd Agric Opatija Croat (100- XXX) 100, no March 2015, pp 100–105 18 F T Peters, O H Drummer, and F Musshoff (2007), “Validation of new methods.,” Forensic Sci Int., vol 165, no 2–3, pp 216–24 19 G M Williams, R Kroes, and I C Munro (2000), “Safety evaluation and risk assessment of the herbicide Roundup and its active ingredient, glyphosate, for humans,” Regul Toxicol Pharmacol., vol 31, no I, pp 117–165 20 H Trufelli et al (2011), “ An overview of matrix effects in liquid chromatography – mass spectrometry”, pp 491–509 21 J Bernal et al.(2010), “Development and validation of a liquid chromatographyfluorescence-mass spectrometry method to measure glyphosate and aminomethylphosphonic acid in rat plasma,” J Chromatogr B Anal Technol Biomed Life Sci., vol 878, no 31, pp 3290–3296 22 J Han et al (2016), “Determination of glyphosate and its metabolite in emergency room in Korea,” Forensic Sci Int., vol 265, pp 41–46 23 K A (2010), “Electrospray ionization matrix effect as an uncertainty source in HPLC-ESI/MS pesticide residue analysis,” no 2010, pp 306–315 24 L Goodwin, J R Startin, D M Goodall, and B J Keely (2003), “Tandem mass spectrometric analysis of glyphosate, glufosinate, aminomethylphosphonic acid and methylphosphinicopropionic acid,” Rapid Commun Mass Spectrom., vol 17, no 9, pp 963–969 25 M Popp, S Hann, A Mentler, M Fuerhacker, G Stingeder, and G Koellensperger (2008), “Determination of glyphosate and AMPA in surface and waste water using high-performance ion chromatography coupled to inductively coupled plasma dynamic reaction cell mass spectrometry (HPICICP-DRC-MS),” Anal Bioanal Chem., vol 391, no 2, pp 695–699 26 M Sargent (2013), “Guide to achieving reliable quantitative LC-MS measurements” 27 M V Khrolenko and P P Wieczorek (2005), “Determination of glyphosate and its metabolite aminomethylphosphonic acid in fruit juices using supportedliquid membrane preconcentration method with high-performance liquid chromatography and UV detection after derivatization with p- toluenesulphonyl chl,” J Chromatogr A, vol 1093, no 1–2, pp 111–117 28 M X Chen, Z Y Cao, Y Jiang, and Z W Zhu (2013), “Direct determination of glyphosate and its major metabolite, aminomethylphosphonic acid, In fruits and vegetables by mixed-mode hydrophilic interaction/weak anion-exchange liquid chromatography coupled with electrospray tandem mass spectrometry,” J Chromatogr A, vol 1272, pp 90–99 29 N Yoshioka, M Asano, A Kuse, T Mitsuhashi, Y Nagasaki, and Y Ueno (2011), “Rapid determination of glyphosate, glufosinate, bialaphos, and their major metabolites in serum by liquid chromatography-tandem mass spectrometry using hydrophilic interaction chromatography,” J Chromatogr A, vol 1218, no 23, pp 3675–3680 30 P L Alferness and L A Wiebe (2001), “Determination of glyphosate and aminomethylphosphonic acid in crops by capillary gas chromatography with mass-selective detection: Collaborative study,” J AOAC Int., vol 84, no 3, pp 823–846 31 R J Vreeken, P Speksnijder, I Bobeldijk-Pastorova, and T H M Noij (1998), “Selective analysis of the herbicides glyphosate and aminomethylphosphonic acid in water by on-line solid-phase extraction-high- performance liquid chromatography-electrospray ionization mass spectrometry,” J Chromatogr A, vol 794, no 1–2, pp 187–199 32 T Arkan and I Molnar-Perl ( 2015), “The role of derivatization techniques in the analysis of glyphosate and aminomethyl-phosphonic acid by chromatography,” Microchem J., vol 121, pp 99–106 33 T Cristina et al ( 2013), “Study of the reaction derivatization Glyphosate and Aminomethylphosphonic Acid ( AMPA ) with N , O-Bis ( trimethylsilyl ) trifluoroacetamide,” Am J Anal Chem., vol 2013, no 4, pp 647–652 34 U.S Department of health and human services food and drug administration (2001), "Guidance for industry bioanalytical method validation" 35 Y Zhu, F Zhang, C Tong, and W Liu (2013), “Determination of glyphosate by ion chromatography,” vol 850, pp 297–301 PHỤ LỤC Phụ lục 1: Sắc đồ đường chuẩn Đường chuẩn sử dụng nội chuẩn Sắc đồ chất điểm chuẩn 10 µg/L Sắc đồ chất điểm chuẩn 20 µg/L Sắc đồ chất điểm chuẩn 50 µg/L Sắc đồ chất điểm chuẩn 100 µg/L Sắc đồ chất điểm chuẩn 150 µg/L Sắc đồ chất điểm chuẩn 200 µg/L Đường chuẩn không sử dụng nội chuẩn Sắc đồ chất điểm chuẩn 10 µg/L Sắc đồ chất điểm chuẩn 20 µg/L Sắc đồ chất điểm chuẩn 50 µg/L Sắc đồ chất điểm chuẩn 100 µg/L Sắc đồ chất điểm chuẩn 150 µg/L Sắc đồ chất điểm chuẩn 200 µg/L Phụ lục 2: Sắc đồ phân tích lặp lại lần nồng độ chuẩn 100 µg/L, nội chuẩn 50 µg/L Sắc đồ phân tích lần Sắc đồ phân tích lần Sắc đồ phân tích lần Sắc đồ phân tích lần Sắc đồ phân tích lần Phụ lục 3: Sắc đồ phân tích mẫu thực Sắc đồ phân tích mẫu nước Sắc đồ phân tích mẫu gạo Sắc đồ phân tích mẫu ngơ Phụ lục 4: Kết nghiên cứu công bố ... phương pháp: Xác định hàm lượng nhóm chất diệt cỏ glyphosate phương pháp sắc kí lỏng hai lần khối phổ LC-MS/MS” Mục tiêu đề tài nghiên cứu là: Xây dựng phương pháp xác định hàm lượng nhóm chất. .. HỌC KHOA HỌC TỰ NHIÊN - MAI THỊ NGA LINH XÁC ĐỊNH HÀM LƯỢNG NHÓM CHẤT DIỆT CỎ GLYPHOSATE BẰNG PHƯƠNG PHÁP SẮC KÍ LỎNG HAI LẦN KHỐI PHỔ LC-MS/MS Chuyên ngành: Hóa phân tích Mã số: 8440112.03... 1.2.2.5 .Phương pháp sắc ký lỏng kết hợp khối phổ Phân tích glyphosate có sử dụng dẫn xuất Nhóm nhà khoa học R.J Vreeken cộng [31] phát triển phương pháp phân tích nhóm chất diệt cỏ glyphosate