E1 ĐẠI HỌC QUỐC GIA TP HỒ CHÍ MINH TRƯỜ G ĐẠI HỌC BÁCH KHOA TRẦ THN MAI TRÂM GHIÊ CỨU KHẢ Ă G GIẢM KHỬ THUỐC TRỪ SÂU DIMETHOATE TRÊ CẢI BẮP BẰ G ƯỚC OZO E Chuyên ngành: CÔNG NGHỆ THỰC PHẨM VÀ ĐỒ UỐNG LUẬ VĂ THẠC SĨ TP HỒ CHÍ MINH, THÁNG 12 NĂM 2009 TĨM TẮT Chất lượng vệ sinh an toàn thực phNm, đặc biệt vấn đề rau tươi nhiễm dư lượng thuốc bảo vệ thực vật ngày dư luận xã hội quan tâm Người tiêu dùng khuyến cáo tự bảo vệ cách dùng nước rửa rau đặc hiệu, ngâm rau nước, rửa nước ozone, … Trên thị trường lưu hành nhiều loại máy rửa rau nước ozone Tuy nhiên, thông tin tác dụng cụ thể loại máy hạn chế Dimethoate loại thuốc trừ sâu thuộc nhóm lân hữu cơ, sử dụng nhiều lĩnh vực nông nghiệp Việt Nam Dư lượng Dimethoate cải bắp mức độ khác ghi nhận nghiên cứu trước Mục tiêu luận văn xác định thực nghiệm tác dụng giảm khử dư lượng Dimethoate cải bắp rửa nước ozone Nội dung nghiên cứu gồm phần chính: 1/ Kiểm chứng, cải thiện qui trình trích dư lượng Dimethoate từ cải bắp điều kiện phân tích dịch trích với thiết bị HPLC/UV; 2/ Xác định mức độ giảm khử dư lượng Dimethoate cải bắp tác dụng rửa nước ozone với chế độ khác nhau; 3/ Xác định mức độ giảm khử dư lượng Dimethoate nước ozone Các mẫu cải bắp bổ sung mức ÷ 10 mg Dimethoate / kg cải bắp, ngâm với nước ozone chế độ tĩnh chế độ sục khí ozone liên tục thời gian tới 30 phút Hiệu suất giảm khử dư lượng Dimethoate cải bắp tăng thời gian sục khí ozone tăng dư lượng Dimethoate ban đầu cải bắp giảm Chế độ sục khí ozone liên tục cho hiệu suất giảm khử Dimethoate cải bắp cao hơn, sau 30 phút giảm 50 – 75% mức dư lượng Dimethoate ban đầu cải bắp So với kết này, ngâm nước thơng thường có tác dụng thấp, đạt mức giảm khử ~ 20% dư lượng Dimethoate ban đầu Các mẫu nước có nồng độ ban đầu ÷ 10 mg Dimethoate / lít sục khí ozone thời gian 28 phút Hiệu suất giảm khử Dimethoate nước cao hẳn giá trị tương ứng đạt cải bắp Hiệu suất tăng thời gian sục ozon tăng nồng độ Dimethoate ban đầu giảm Tốc độ giảm khử Dimethoate nước mơ tả phương trình động học phản ứng bậc biểu kiến Tốc độ hiệu suất giảm khử Dimethoate nước tăng đáng kể kết hợp sục ozon với chiếu đèn UV Kết đặt sở đề xuất máy rửa rau nước ozone kết hợp chiếu đèn UV Mặt khác có ý nghĩa nghiên cứu xử lý nước thải nhiễm dư lượng Dimethoate Từ khóa: Vệ sinh an tồn thực ph m, Dimethoate, cải bắp, nước ozone ABSTRACT Food quality and safety, especially high levels of pesticide residues in fresh vegetables has become a big problem of public concern Consumers are advised to protect themselves using special vegetable washing agents, steeping in water, steeping in ozonated water, etc The market of ozonated water generators for safe vegetables has been raised However, information about actual effects of those generators is lacked Dimethoate is an organophosphorous pesticide, being widely used in agriculture in Vietnam Our previous work registered different levels of Dimethoate residues in Cabbages, too The aim of this thesis is to gain inormations about the effects of ozonated water onto Dimethoate residues in Cabbages Our investigation contain parts: 1/ Verifying and modifying extraction procedure of Dimethoate residues from cabbage and analyzing them by HPLC/UV; 2/ Quantifying the reduction levels of Dimethoate residues in cabbage by different steeping procedures in ozonated water; and 3/ Quantifying the reduction levels of Dimethoate in water by ozone Samples of commercial cabbage were added Dimethoate at levels 1÷10 ppm, steeping in ozonated water at static or continual ozone scouring mode up to 30 minutes The Dimethoate reduction yields on cabbage samples increased with time and with decreasing the initial Dimethoate residue level The continual ozone scouring mode resulted in higher Dimethoate reduction yields, reaching 50-70% after 30 minutes Compared to these results, stepping cabbage in normal water has substantially lower effects, only about 20% reduction Water samples at initial Dimethoate concentrations ÷ 10 ppm were scouring with ozone up to 28 minutes The Dimethoate reduction yields in water were remarkably higher than corresponding values for residues in cabbage It also increased with ozone scouring time and with decreasing initial Dimethoate concentration Dimethoate reduction rates could be described by the kinetic equation of pseudo-first order reactions Both the Dimethoate reduction yield and rate increased substantially as UVlight was involved together with ozone scouring Based on these results, vegetable washing maschine combining ozone scouring water and UV-lighting is proposed On the other side, it is also meaningsfull in treating Dimethoate contaminated water Keyords: Food quality & safety, Dimethoate, cabbage, ozonated water LỜI CẢM Ơ Con xin gởi đến ba mẹ lòng biết ơn sâu sắc sinh ra, ni dưỡng bên con, chia niềm vui nỗi buồn Kính gửi lời cảm ơn chân thành đến TS Ngô Mạnh Thắng, người thầy tận tình hướng dẫn, hỗ trợ giúp đỡ em suốt q trình làm luận văn Thầy ln tạo điều kiện tốt cho việc học tập công việc nghiên cứu em Em xin gởi lời cảm ơn thầy cô môn Công nghệ thực phNm, tận tâm giảng dạy, truyền thụ kiến thức cho em suốt thời gian học tập trường Đại học Bách khoa Tp Hồ Chí Minh Chân thành cảm ơn anh chị đồng nghiệp Công ty CP SPM ủng hộ hỗ trợ em hoàn thành luận văn Em kính gửi lời cảm ơn đến thầy cô hội đồng chấm luận văn dành thời gian để xem xét góp ý cho luận văn hồn thiện Tp.Hồ Chí Minh, ngày 05 tháng 01 năm 2010 Trần Thị Mai Trâm MỤC LỤC LỜI MỞ ĐẦU Chương I TỔ G QUA .2 I.1 Tình hình vệ sinh an tồn thực phNm I.2 DIMETHOATE .4 I.2.1 Giới thiệu chung .4 I.2.2 Tính chất vật lý I.2.3 Tính chất hóa học .6 I.2.4 Độc tính Dimethoate .7 I.2.5 Tác hại dư lượng dimethoate rau thực phNm .8 I.2.6 Các phương pháp phân tích dư lượng dimethoate I.2.6.1 Phương pháp sắc kí khí sắc kí lỏng 1.2.6.2 Các phương pháp khác 11 I.3 CẢI BẮP 12 I.3.1 Đặc điểm cải bắp trắng 13 I.3.2 Thu hoạch bảo quản 13 I.3.3 Công dụng cải bắp 13 I.4 OZONE 15 I.4.1 Tính chất vật lý 16 I.4.2 Tính chất hóa học 17 I.4.3 Các phương pháp tạo ozone 18 I.4.3.1 Phương pháp điện phân 18 I.4.3.2 Phương pháp chiếu xạ 19 I.4.3.3 Phương pháp chiếu tia cực tím 19 I.4.3.4 Sự phóng hồ quang điện – corona discharge 20 I.4.4 Ứng dụng ozone ngành công nghiệp thực phNm 21 I.4.4.1 Khử trùng 21 I.4.4.2 Ứng dụng công nghệ sau thu hoạch 23 I.4.4.3 Ứng dụng hồi lưu hệ thống nước 24 I.4.4.4 Ứng dụng chế biến bảo quản thịt cá 24 I.4.4.5 Tác dụng ozone giảm khử thuốc BVTV nước rau 25 Chương II THỰC GHIỆM 28 II.1 HOÁ CHẤT 28 II.2 THIẾT BN, DỤN G CỤ .28 II.2.1 Thiết bị sắc kí lỏng cao áp HPLC .28 II.2.2 Máy tạo ozone 29 II.2.3 Các thiết bị, dụng cụ khác .29 II.2.4 VẬN HÀN H THIẾT BN 30 II.2.4.1 Thiết bị sắc kí lỏng cao áp HPLC 30 II.2.4.2 Chế độ chạy sắc kí HPLC dimethoate 33 II.2.4.3 Vận hành máy tạo ozone 33 II.3 TIẾN TRÌN H THÍ N GHIỆM .34 II.3.1 ChuN n bị dung dịch gốc dimethoate 1000 ppm 34 II.3.2 ChuN n bị mẫu dimethoate chạy đường chuN n, xác định LOD, LOQ, độ thu hồi qua cột 34 II.3.3 ChuN n bị mẫu nước q trình thí nghiệm phân hủy dimethoate mẫu nước 35 II.3.4 Thực nghiệm giảm khử dư lượng dimethoate mẫu cải bắp nước ozone 35 II.3.5 Xây dựng qui trình phân tích dimethoate nước 37 II.3.6 Xây dựng qui trình phân tích dimethoate cải bắp 38 II.4 Xử lí kết .41 Chương KẾT QUẢ VÀ BÀ LUẬ 43 III Qui trình phân tích dư lượng dimethoate nước 43 III.1.1.Xác định bước song, pha động để phân tích dimethoate thiết bị sắc kí lỏng HPLC 43 III.1.2.Xây dựng đường chuN n dimethoate, độ thu hồi qua cột, LOQ, LOD 43 III.1.2.1 Chế độ pha động Acetonitril – nước 60:40, tốc độ dòng 1ml/phút 43 III.1.2.1 Chế độ pha động Acetonitril – nước 40:60, tốc độ dòng 0.8ml/phút 46 III.2 Qui trình trích phân tích dimethoate từ cải bắp 49 III.2.1 Lựa chọn dung mơi trích li 49 III.2.2 Qui trình trích dimethoate từ cải bắp dung môi aceton 51 III.3 Phân hủy dimethoate nước sục khí ozon 53 III.3.1 Hiệu suất phân hủy dimethoate .53 III.3.2 Tốc độ phân hủy dimethoate nước sục khí ozone 56 III.3.3 Phân hủy dimethoate nước sục ozon kết hợp chiếu đèn UV .57 III.3.4 Sản phN m phân hủy dimethoate nước sục khí ozon .59 III.4 Giảm khử dư lượng dimethoate mẫu cải bắp rửa nước ozon 61 III.4.1 N gâm cải bắp nước đồng thời với sục khí ozone 61 III.4.2 Rửa cải bắp cách ngâm nước sục khí ozone 62 III.4.3 Cải bắp ngâm rửa nước thường 63 KẾT LUẬ VÀ KIẾ GHN 67 TÀI LIỆU THAM KHẢO .69 PHỤ LỤC DA H MỤC HÌ H VẼ Hình 1.1 Cơng thức cấu tạo dimethoate .4 Hình 1.2 Sự phân huỷ dimethoate khơng khí nước Hình 1.3 Cơ chế phân huỷ dimethoat thực vật động vật Hình 1.4 Cải bắp trắng 13 Hình 1.5 Cấu tạo phân tử ozone 15 Hình 1.6 Độ hòa tan Ozone nước 17 Hình 1.7 Mơ hình thiết bị tạo ozone phương pháp điện hóa .19 Hình 1.8 Sơ đồ thiết bị tạo ozone sử dụng đèn tia cực tím 20 Hình 1.9 Sự tạo ozone tia lửa điện 20 Hình 1.10 Corona Discharge Ozonator with Cooled Flow Path 21 Hình 1.11 Mức độ giảm thuốc BVTV nước ozone 1.4ppm 26 Hình 1.12 Sự phân hủy parathion paraoxon q trình oxi hóa nước ozone 27 Hình 2.1 Hệ thống sắc kí dùng để phân tích mẫu .28 Hình 2.2 Thiết bị tạo ozone dùng thí nghiệm 29 Hình 2.3 Sơ đồ qui trình chiết dimethoat từ cải bắp .40 Hình 3.1 Phổ hấp thu dimethoate dung dịch acetonitril – nước 43 Hình 3.2 Sắc kí đồ mẫu chu n Dimethoate nồng độ 1-20 ppm 44 Hình 3.3 Đường chu n dimethoate – nước chế độ phân tích AC :H2O =60:40 45 Hình 3.4 Đường chu n phân tích dimethoate chế độ phân tích AC :H2O =40:60 47 Hình 3.5 Sắc kí đồ mẫu chu n dimethoate nồng độ 0.01 -0.1 1-20ppm 47 Hình 3.6 Sắc kí đồ dịch trích từ 25 g cải bắp có bổ sung dimethoate 48 Hình 3.7 Sắc kí đồ dung dịch dimethoate khơng có qua cột 49 Hình 3.8 Sắc kí đồ mẫu dịch chiết bậc từ cải bắp 52 Hình 3.9 Sắc kí đồ mẫu tổng dịch chiết bậc từ cải bắp 52 Hình 3.10 Đồ thị biểu diễn hiệu suất phân hủy dimethoate theo thời gian .55 Hình 3.11 Tốc độ phân hủy dimethoate sục khí ozone 56 Hình 3.12 So sánh hiệu suất phân hủy ozone ozone kết hợp UV 58 Hình 3.13 Đồ thị biểu diễn động học trình phân hủy Dimethoate theo thời gian dùng kết hợp Ozone UV 58 Hình 3.14 Sắc kí đồ phân hủy dimethoate mẫu nước sục khí ozon 59 Hình 3.15 Sắc kí đồ mẫu nước cất trước sau sục khí ozon 60 Hình 3.16 Sắc kí đồ Dimethoate dung dịch K O3 61 Hình 3.17 So sánh mức độ phân hủy dimethoate cải bắp hai chế độ rửa 63 Hình 3.18 Sắc kí đồ mẫu cải bắp trước sau rửa nước ozone – chế độ .65 Hình 3.19 Sắc kí đồ mẫu cải bắp trước sau rửa nước ozone – chế độ 66 DA H MỤC BẢ G Bảng 1.1 Độ tan nước dimethoate 200C .4 Bảng 1.2 Độ tan dimethoate số dung môi hữu 250C Bảng 1.3 Một số tính chất vật lí khác dimethoate .5 Bảng 1.4 Thời gian cách li dimethoate cho số loại nông sản Bảng 1.5 Một số qui định giới hạn dư lượng dimethoate cho phép thực ph m Bảng 1.6 Giới hạn tối đa dimethoate theo qui định Asean số rau .9 Bảng 1.7 Thành phần dinh dưỡng 100 g cải bắp .13 Bảng 1.8 Dư lượng tối đa cho phép (MRL) số loại thuốc bảo vệ thực vật cải bắp WHO/ FAO theo tiêu chu n rau rau an tồn Việt am .14 Bảng 1.9 Một số tính chất vật lí ozone 16 Bảng 1.10 Độ hòa tan ozone nước (mg/L) .16 Bảng 1.11 Chu kì bán rã ozone khơng khí .17 Bảng 1.12 Chu kì bán rã ozone hịa tan nước pH 7.0 .18 Bảng 1.13 Thế oxi hóa ozone so với số tác nhân oxi hóa khác 18 Bảng 1.14 Ứng dụng ozone bảo quản thịt bò .24 Bảng 1.15 Ảnh hưởng ozone lên bảo quản thịt gà 25 Bảng 1.16 Ảnh hưởng hàm lượng ozone lên việc loại bỏ thuốc BVTV rau 26 Bảng 2.1 Các thông số máy tạo Ozone 29 Bảng 2.2 Pha dung dịch 0.01 -20 ppm từ dung dịch gốc 1000 ppm .34 Bảng 2.3 Pha dung dịch thực trình phân hủy mẫu nước 35 Bảng 3.1 Số liệu đường chu n dimethoate-nước với chế độ phân tích Acetonitril – nước 60:40 44 Bảng 3.2 Độ thu hồi mẫu qua cột với chế độ phân tích Acetonitril – nước 60:40 45 Bảng 3.3 Số liệu đường chu n dimethoate-nước với chế độ phân tích Acetonitril – nước 40:60 46 Bảng 3.4 Số liệu độ thu hồi qua cột với chế độ phân tích Acetonitril – nước 40:60 48 Bảng 3.5 Kết trích li dimethoate từ mẫu nước dichloromethane 50 Bảng 3.6 Kết trích li dimethoate từ mẫu nước dung môi aceton 50 Bảng 3.7 Độ thu hồi dimethoate từ cải bắp sau bậc chiết 51 Bảng 3.8 Độ thu hồi dimethoate từ cải bắp sau bậc chiết 51 Bảng 3.9 Số liệu kết phân hủy dimethoate mẫu nước 54 Bảng 3.10 Hiệu suất phân hủy dimethoate có kết hợp chiếu đèn UV 57 Bảng 3.11 Hiệu suất giảm khử dimethoate cải bắp- chế độ .61 Bảng 3.12 Kết phân hủy Dimethoate cải bắp-chế độ 62 Bảng 3.13 Hiệu suất giảm khử dư lượng dimethoate cải bắp sau 30 phút ngâm nước 64 Bảng 3.14: Hiệu suất phân hủy dimethoate cải bắp sục khơng khí .64 Trong khoảng thời gian ~ 10 phút đầu tiên, mối liên hệ nồng độ ban đầu với hiệu suất phân hủy dimethoate mẫu nước không rõ ràng Điều giải thích khoảng thời gian nồng độ ozon nước chưa ổn định, chưa đạt mức bão hòa Tuy nhiên, từ sau 10 phút trở mối liên hệ rõ nét Với thời điểm sau 10 phút sục khí ozon, nồng độ dimethoate ban đầu tăng hiệu suất phân hủy dimethoate giảm Sau sục ozone 28 phút vào dung dịch nước có nồng độ ppm, dimethoate bị phân hủy khoảng 92% → hàm lượng dimethoate lại mẫu nước 0.08 ppm, ngưỡng cho phép nước uống (0.02ppm theo qui định IMAC ) Để đạt yêu cầu này, tăng thời gian sục khí ozone sử dụng thiết bị tạo ozone có cơng suất lớn Trong nghiên cứu này, mục đích luận văn nên không tiến hành xác định thời gian để phân hủy hồn tồn dimethoate có mẫu Tuy nhiên, theo tài liệu tham khảo khơng thể sử dụng nước ozone để loại bỏ hoàn toàn dimethoate mà phải sử dụng kết hợp phương pháp khác, ví dụ kết hợp sục khí ozon với chiếu đèn UV trình bày mục III.3.3 III.3.2 Tốc độ phân hủy Dimethoate nước sục khí ozone 0.0 -0.5 ln(C/C0) -1.0 C0=10ppm -1.5 C0=5ppm ln(C/C0) = -0,07883t ln(C/C0) = -0,06161t ln(C/C0) = -0,06059t ln(C/C0) = -0,04762t -2.0 C0=2ppm -2.5 C0=1ppm 10 15 20 25 30 time, Hình 3.11 Tốc độ phân hủy dimethoate sục khí ozone Đánh giá kết thực nghiệm phương diện tốc độ phân hủy với nồng độ ban đầu 1-10 ppm dimethoate theo liều hấp thu thể hình 3.11 Kết cho thấy khoảng thời gian khảo sát 0-28 phút, phân hủy dimethoate tuân theo phương trình động học bậc biểu kiến với hệ số tin cậy cao (R2 >0.99), phương trình ln(C/C0) = 56 kt Khi nồng độ ban đầu tăng, số tốc độ phân hủy k giảm Tuy nhiên, qui luật động học bậc biểu kiến áp dụng giới hạn thời gian phân hủy, tùy theo nồng độ ban đầu C0, dimethoate Sau thời gian định, q trình phân hủy dimethoate khơng cịn tn theo phương trình Điều phù hợp với kết nghiên cứu khác dimethoate số loại thuốc BVTV khác thuộc nhóm lân hữu nói chung III.3.3 Phân hủy dimethoate nước sục khí ozon kết hợp chiếu đèn UV Kết hợp chiếu đèn UV với sục khí ozon làm tăng đáng kể tốc độ hiệu suất phân hủy dimethoate nước, đặc biệt vùng nồng độ ban đầu Dimethoate thấp Mức ppm lựa chọn mức dư lượng cho phép dimethoate cải bắp So với sục khí ozon đơn thuần, kết hợp chiếu đèn UV tăng hiệu suất xử lý dimethoate từ ~ 55% lên ~ 90% sau 15 phút Sau 20 phút dư lượng dimethoate nước giảm xuống ngưỡng định lượng phương pháp phân tích: < ~ 20 ppb Bảng 3.10 Hiệu suất phân hủy dimethoate có kết hợp chiếu đèn UV Thời gian xử lý Nồng độ ban đầu, C0 Dimethoate UV/O3 , phút ppm ppm 18.81 ± 0.42 11.95 ± 0.16 32.89 ± 0.69 21.88 ± 0.44 49.68 ± 0.74 36.88 ± 0.71 10 72.73 ± 1.08 56.34 ± 0.73 15 90.28 ± 1.57 74.37 ± 1.09 20 Không phát 85.58 ± 1.00 57 100 90 (UV) (Ozone) (UV + Ozone) (UV) + (Ozone) 80 C0, Dimethoate = ppm Ozone Ozone + UV 60 70 Độ phân hủy, % 70 50 40 30 60 50 40 30 20 20 10 10 0 0 10 12 14 10 12 14 16 Thời gian phân hủy, phút 16 Thời gian phân hủy, phút Hình 3.12 So sánh hiệu suất phân hủy ozone ozone kết hợp UV Đồ thị Hình 3.12 cho thấy, có kết hợp chiếu tia UV đồng thời với sục khí ozone hiệu suất phân hủy dimethoate tăng không đáng kể so với sục khí ozone thời điểm phút Kết giải thích tương tự phần trên, nồng độ ozon nước chưa ổn định Từ thời điểm phút trở mức độ phân hủy dimethoate tăng rõ rệt so với sục khí ozon, thời gian dài mức độ chênh lệch lớn Lúc này, tác dụng q trình oxi hóa nâng cao lên việc phá hủy phân tử dimethoate thể rõ rệt Hình 3.12B cho thấy hiệu ứng cộng phân hủy theo chế oxi hóa nâng cao (UV/O3) so với tổng hiệu suất phân hủy từ hai hệ đơn lẻ sử dụng ozone UV C B 0.0 -0.5 y = 0.188 - 0.0917 t R = 0.9963 -1.0 Ln(C/C0) Độ phân hủy, % C0, Dimethoate = ppm 90 80 -1.5 y = 0.356 - 0.1415 t -2.0 R = 0.9904 -2.5 10 12 14 16 18 20 22 24 26 Thời gian phân hủy, phút Hình 3.13 Đồ thị biểu diễn động học trình phân hủy Dimethoate theo thời gian dùng kết hợp Ozone UV 58 Kết thu hai nồng độ ban đầu cho thấy phân hủy dimethoate sử dụng tác nhân oxi hóa ozone UV tn theo phương trình động học bậc biểu kiến theo thời gian với hệ số tin cậy cao (R2 >0.99) tới thời gian 15 phút (C0 = ppm) 20 phút (C0 = ppm), phương trình ln(C/C0) = a -kt Khi nồng độ ban đầu tăng, số tốc độ k giảm III.3.4 Sản ph m phân hủy dimethoate nước sục khí ozon Sắc kí đồ hình 3.14 cho thấy thời gian sục khí ozone tăng, chiều cao diện tích peak thời gian lưu ~ 3.7 phút giảm dần – lượng dimethoate mẫu giảm dần Sản phNm phân hủy dimethoate thể qua peak thời gian lưu ~ 1.8÷2.1 (A), 2.5÷2.7 (B), 2.8÷3.3 (C) phút có chiều cao diện tích tăng dần, peak đầu A, B xuất sắc ký đồ mẫu dung dịch dimthoate chưa sục khí ozon – thể sản phNm trình tự phân hủy dimethoate Sản phNm tương ứng peak A có diện tích ban đầu (chưa sục khí ozon) lớn diện tích tăng mạnh sục khí ozon 500000 300000 C0 = 2ppm 400000 200000 intensity intensity 300000 200000 Dimethoate ? 100000 C0 = 5ppm 250000 phút phút 10 phút 15 phút Dimethoate phút phút 10 phút 20 phút 28 phút 150000 ? 100000 50000 0 1.5 2.0 2.5 3.0 3.5 4.0 4.5 1.5 time, 2.0 2.5 3.0 3.5 4.0 4.5 time, Hình 3.14 Sắc kí đồ phân hủy dimethoate mẫu nước sục khí ozon Thí nghiệm sục khí ozon vào nước cất thực hiện: Lấy lít mẫu nước cất dùng để pha dung dịch dimethoate thí nghiệm phân hủy mẫu nước đem sục khí ozone Lấy mẫu thời điểm 9, 15 20 phút Ở khoảng thời điểm lấy mẫu, chia mẫu làm phần, phần đánh siêu âm để loại ozone cịn sót, phần khơng 59 5.0 đánh siêu âm Sau đó, phân tích tất mẫu thiết bị HPLC với chế độ phân tích mẫu dimethoate phân hủy ozone 15 phút - không siêu âm 15 phút - siêu âm 800000 1000000 UV, absorbance intensity B D F C 500000 1.5 2.0 2.5 3.0 3.5 phút phút 15 phút 20 phút 600000 400000 200000 0 1.5 2.0 2.5 3.0 3.5 0.0 time, 0.5 1.0 1.5 2.0 2.5 3.0 3.5 time, Hình 3.15 Sắc kí đồ mẫu nước cất trước sau sục khí ozon Sắc kí đồ hình 3.15 cho thấy peak A xuất với chiều cao diện tích tăng nhanh theo thời gian sục khí ozon; peak B C có chiều cao diện tích nhỏ nhiều, giảm theo thời gian sục khí ozon Cả peak xuất sắc ký đồ mẫu nước cất chưa sục khí ozon sai số thực nghiệm, bình phản ứng chưa rửa hoàn toàn Kết cho thấy chất ứng với peak A dịng khí ozon đưa vào mẫu, chất ứng với peak B C bị dịng khí ozon phân hủy dần Siêu âm mẫu nhằm đảm bảo đuổi hết lượng ozon hòa tan nước trước phân tích Hình 3.15 cho thấy peak A khơng phải peak ozon hịa tan Máy tạo ozon sử dụng luận văn sử dụng khơng khí chưa làm khơ Khi qua điện trường mạnh máy tạo ozon, Ni tơ khơng khí bị oxi hóa thành dạng oxid, sục vào nước tồn dạng nitrat, nitrit hòa tan Hàm lượng chất mẫu tăng theo thời gian sục khí ozon, kết nêu Để kiểm chứng lập luận này, chúng tơi phân tích mẫu dung dịch KNO3 với chế độ phân tích dimethoate – Hình 14 Sắc ký đồ mẫu dung dịch KNO3 thể peak A – thời gian lưu ~ 1.9 ± 0.1 phút – rõ ràng, với chiều cao diện tích phụ thuộc vào nồng độ KNO3 mẫu Như vậy, khẳng định peak A ứng với nitrat thêm nitrit – hợp chất vơ chứa ni tơ Sục khí ozon làm khống hóa đáng kể 60 dư lượng dimethoate nước Các sản phNm phân hủy lại ứng với peak B C bị phân hủy ozone 90000 80000 Dim ethoate 25ppm +Nitrat 4.5ppm Dim ethoate 50ppm Nitrat 9ppm 70000 UV absorbance 60000 50000 40000 30000 20000 10000 -10000 time , m in Hình 3.16 Sắc kí đồ Dimethoate dung dịch K O3 III.4 Giảm khử dư lượng dimethoate mẫu cải bắp rửa nước ozon III.4.1 Chế độ 1- gâm cải bắp nước đồng thời với sục khí ozone Đây chế độ rửa thông dụng thiết bị tung thị trường để rửa rau nước ozon Hiệu suất giảm khử dư lượng dimethoate mẫu cải bắp tập trung bảng 3.11 Xu hướng chung: Hiệu suất giảm khử dư lượng dimethoate tăng kéo dài thời gian sục khí ozon dư lượng ban đầu mẫu cải bắp giảm, thể rõ nét sau thời gian sục khí ozon ≥ ~ 15 phút Bảng 3.11 Hiệu suất giảm khử dimethoate cải bắp- chế độ Nồng độ phun Thời gian sục khí, phút vào rau (mg/kg 10 15 30 21.88 ± 0.46 47.95 ± 0.95 75.32 ± 0.88 32.03 ±0.81 43.87 ± 0.93 59.29 ± 0.87 27.11 ± 0.34 32.02 ± 0.17 52.06 ± 0.87 10 22.51 ± 0.66 31.52 ± 0.31 49.92 ± 0.46 rau) 61 Tuy nhiên, với thiết bị ozone sử dụng nghiên cứu sau thời gian 30 phút, với dư lượng dimethoate bổ sung vào cải bắp từ 1÷10 ppm, loại bỏ tối đa khoảng 75% dư lượng dimethoate ban đầu Kết thấp hẳn thời gian sục ozon 10 15 phút So với kết bảng 3.9, ta thấy chế độ (thời gian sục khí ozone, nồng độ dimethoate ban đầu), Hiệu giảm khử dư lượng dimethoate cải bắp thấp hẳn nước Kết giải thích phần dimethoate ngấm xuống bề mặt cải bắp (hàm lượng nước cải bắp lớn), rửa giải hay phân hủy ozon Mặt khác, cải bắp ngâm nước gây cản trở học trình hịa trộn ozone nước, làm giảm cục nồng độ ozon số nơi xuống nồng độ ozone bão hòa nước III.4.2 Chế độ - Rửa cải bắp cách ngâm nước sục khí ozone Ở chế độ rửa này, ozone không tiếp tục bổ xung vào nước thời gian ngâm rau Nồng độ ozone giảm dần theo thời gian ngâm rau phản ứng Mặt khác, không cịn dịng khí sục vào dung dịch nên tác dụng rửa học dư lượng dimethoate từ bề mặt cải bắp khơng cịn Do đó, hiệu suất giảm khử dimethoate khỏi mẫu cải bắp thấp hệ tương ứng chế độ rửa nêu tất nhiên – so sánh hiệu suất phân hủy tương ứng từ Bảng 3.11 3.12 Hình 3.17 Bảng 3.12 Kết phân hủy Dimethoate cải bắp-chế độ Thời gian sục ozon trước Nồng độ phun vào ngâm rau, phút rau (mg/kg rau) 15 30 40.79 ± 0.12 48.91 ± 0.10 36.81 ±0.30 40.77 ± 0.38 23.02 ± 0.09 37.36 ± 0.17 10 27.76 ± 0.85 31.72 ± 0.97 Với công suất tạo ozon ~ g/h độ tan ozon nước nhiệt độ phòng ~ 12.8 mg/L, máy tạo ozon sử dụng luận văn hoàn toàn đảm bảo nồng độ ozon 62 bão hòa lit nước sau 15 phút nồng độ bão hòa cao sau 30 phút Kết Bảng 3.12 cho thấy hiệu suất giảm khử dimethoate khỏi cải bắp nước sục khí 30 phút cao so với số liệu tương ứng nước sục khí 15 phút Điều chứng tỏ dimethoate khơng bị giảm khử đơn oxi nguyên tử phát sinh từ phân hủy ozon.trong nước Lượng ozon vượt nồng độ bão hòa phải hòa tan nước dạng hóa học khác – nhiều khả dạng peroxy hydro phản ứng oxi nguyên tử với nước Tuy nhiên, cần có thêm số liệu thực nghiệm kiểm chứng 65 60 Mức độ phân hủy, % 55 50 30 phút-chế độ 15 phút-chế độ 30 phút-chế độ 15 phút-chế độ 45 40 35 30 25 20 10 Noàng độ bổ sung, mg/kg rau Hình 3.17 So sánh mức độ phân hủy dimethoate cải bắp hai chế độ rửa Hình 3.17 hiệu suất giảm khử dimethoate thu hai bảng cho thấy thời gian sục khí ozone 30 phút khả giảm khử dimethoate cải bắp chế độ rửa thứ cao hẳn Chế độ rửa kết hợp sục khí có hiệu loại bỏ dimethoate cao lí giải hai ngun nhân: Ozone tác dụng lên dimethoate gồm ozone hòa tan nước phân tử ozone chưa hòa tan sót bay lên, bị giữ lại cải bắp tiếp tục tác dụng lên dimethoate Bên cạnh đó, sục khí ozone vào nước tạo nên bọt khí, chuyển động, chúng có vai trị tạo chuyển động nhỏ giúp rửa trôi phân tử dimethoate cải vào nước, tạo thuận lợi cho hoạt động ozone III.4.3 Cải bắp ngâm rửa nước thường Chế độ rửa thường khuyến cáo tương đối phổ biến gia đình khơng có lựa chọn khác dùng máy tạo ozon hay nước rửa rau chuyên dụng (ví dụ Vegy) Tác dụng nhiều hịa tan dư lượng thuốc BVTV rau vào 63 nước Hiệu suất giảm khử dư lượng dimethoate Bảng 3.13 cho thấy chế độ rửa nhiều có tác dụng với dư lượng Dimethoate cải bắp, dù hiệu chế độ rửa với nước ozon Bảng 3.13 Hiệu suất giảm khử dư lượng dimethoate cải bắp sau 30 phút ngâm nước Dư lượng dimethoate Hiệu suất giảm thêm vào mẫu cải bắp khử dư lượng (mg/kg rau) dimethoate, % 32.93 ± 0.63 24.22 ± 0.52 17.45 ± 0.21 10 20,67 ± 0.68 Kết phần độ tan dimethoate nước cao Với dư lượng thuốc BVTV tan nước, chế độ rửa có hiệu hạn chế Trong trường hợp vậy, tác dụng tNy rửa học – ví dụ dịng chảy hay khuấy trộn học – lớn Bảng 3.14 cho thấy sục không khí vào rau ngâm nước 30 phút làm tăng hiệu suất giảm khử dimethoate cải bắp lên thêm ~ 10% Cần lưu ý thí nghiệm kiểm chứng này, dịng khơng khí khơng đóng vai trị tNy rửa học dimethoate từ bề mặt cải bắp, mà cịn cung cấp oxi khơng khí vào dung dịch để góp phần oxi hóa dimethoate cải bắp Bảng 3.14: Hiệu suất phân hủy dimethoate cải bắp sục khơng khí Nồng độ bổ sung vào Thời gian sục khí, phút cải bắp, mg/kg 15 30 29.54 ± 0.55 35.19 ± 0.58 26.93 ± 0.44 29.39 ± 1.04 So sánh kết thu rửa cải bắp cách ngâm nước ngâm nước kết hợp sục khí cho thấy, việc sục khí có tác dụng rửa trơi dimethoate cải bắp 64 nhiều hẳn Điều cho thấy kết thu hiệu suất rửa trôi dimethoate cải bắp chế độ cao chế độ hoàn toàn phù hợp Tuy nhiên, kết thu sử dụng ozone thông qua hai chế độ rửa cho thấy dư lượng dimethoate cải bắp ≥ 5ppm với thời gian sục khí 30 phút loại bỏ dimethoate ngưỡng qui định loại rau (2ppm) Việc kéo dài thời gian sục khí tăng mức độ loại bỏ dimethoate q lâu khơng phù hợp với thực tế áp dụng đối tượng rau gây tổn thương bề mặt cải bắp Do đó, để tăng hiệu suất phân hủy dimethoate kết hợp rửa ozone với dung dịch nước muối loãng hay kết hợp với phương pháp khác quang hóa (chiếu đèn UV) (đã thực nghiệm cho kết tốt nghiên cứu mẫu nước chứa dimethoate) Ngoài ra, số máy tạo ozone thị trường cịn có thêm phận giúp rau chuyển động xoay trịn bồn rửa làm tăng khả loại bỏ thuốc trừ sâu rau Sắc kí đồ mẫu rau trước sau rửa nước ozone khơng có khác biệt vị trí peak khơng có peak lạ xuất Cần lưu ý chế độ phân tích sắc ký khác thành phần tốc độ dòng pha động, nên thời gian lưu peak lâu 1ppm-trước sục khí 1ppm-sục khí 15 phút 1ppm-sục khí 30 phút 20000 intensity Dimethoate 10000 0 time, Hình 3.18 Sắc kí đồ mẫu cải bắp trước sau rửa nước ozone – chế độ 65 60000 5ppm-0 phuùt 5ppm-15 phuùt 5ppm-30 phuùt 50000 Intensity 40000 30000 20000 10000 0 time, Hình 3.19 Sắc kí đồ mẫu cải bắp trước sau rửa nước ozone – chế độ 66 KẾT LUẬ VÀ ĐỀ XUẤT Với chế độ phân tích mẫu đề xuất với kết thực nghiệm thu cho thấy phân tích dimethoate thiết bị sắc kí lỏng cao áp HPLC với phương pháp sắc kí khí khối phổ sử dụng chủ yếu nay, kể mẫu có dư lượng dimethoate thấp Độ thu hồi mẫu q trình trích dimethoate từ cải bắp cao khoảng >80% có sử dụng dichloromethane q trình tách pha, cao có sử dụng aceton số nghiên cứu trước Tuy nhiên, có điều kiện, cần bổ sung thêm qui trình làm mẫu trước phân tích để hạn chế peak tạp làm ảnh hưởng đến khả phân tích mẫu Sự phân hủy dimethoate dung dịch nước ozone khoảng thời gian < 30 phút tuân theo phương trình động học bậc biểu kiến theo thời gian, phương trình ln(C/C0) = -kt với hệ số k giảm nồng độ ban đầu C0, dimethoate mẫu tăng Khả loại bỏ dimethoate ozone tăng thời gian sục khí tăng nồng độ dimethoate ban đầu mẫu nước giảm Từ kết thu cho thấy sử dụng ozone để xử lí nước bị nhiễm thuốc trừ sâu, đưa gía trị đạt qui định cho phép So sánh với kết thu mẫu nước khả loại bỏ dimethoate cải bắp thấp nhiều Ở hai chế độ rửa rau nước ozone chế độ rửa kết hợp với sục khí ozone vào nước rửa cho hiệu cao hẳn so với ngâm nước ozone Khi dư lượng đimethoate mẫu thấp với thời gian sục khí ≥15 phút ozone loại bỏ 50 – 75% so với hàm lượng ban đầu Khi thời gian sục khí tăng hay hàm lượng ozone hịa tan nước tăng, với hàm lượng dimethoate ban đầu mẫu lượng hiệu suất phân hủy dimethoate cao Trong nghiên cứu này, không xác định hàm lượng ozone hòa tan nước sau thời gian sục khí khơng tìm hóa chất, với kết thu dự đốn khơng thể sử dụng ozone để loại bỏ hồn tồn dimethoate cải bắp nói chung loại rau khác Tuy nhiên, so sánh với việc ngâm rửa rau nước hiệu loại bỏ dimethoate ozone cao hẳn, gấp 3-4 lần Có thể tiến hành nghiên cứu sâu khả giảm khư dư lượng dimethaote rau cách kết hợp ngâm rửa rau nước muối lỗng có kết 67 hợp sục khí ozone, sử dụng ozone kết hợp chất chống oxi hóa khác thuốc tím… Kết thu từ hai chế độ rửa rau nước ozone cho thấy để tăng khả loại bỏ thuốc BVTV nói chung, rửa rau người nên áp dụng theo chế độ vừa ngâm rau vừa sục khí ozone, thời gian rửa khoảng 30 phút Với qui cách rửa khuyến cáo, loại bỏ 60 – 70% dư lượng dimethoate rau dư lượng ban đầu – 20mg/kg rau Bên cạnh đó, kết thí nghiệm từ mẫu nước cho thấy tia UV có hỗ trợ đáng kể cho ozone việc loại bỏ thuốc BVTV Do vậy, nhà sản xuất kết hợp ứng dụng tia UV máy tạo ozone Tuy nhiên, công suất đèn UV số lượng đèn sử dụng, cách trí đèn cần phải có thêm thí nghiệm mẫu nước mẫu rau 68 TÀI LIỆU THAM KHẢO [1] Bộ Y tế, Báo cáo tổng kết tình hình thực pháp luật vệ sinh an toàn thực phNm, 7-2009 [2] Bộ Nông nghiệp PTNT, Các thuốc BVTV đăng kí bổ sung vào danh mục thuốc BVTV phép sử dụng Việt Nam, Số : 92 /2002/ QĐ/ BNN-BVTV, 10-2002 [3] Trần Thị Mai Trâm, Nghiên cứu ảnh hưởng chiếu xạ liều thấp lên dư lượng Dimethoate dưa leo, cải bắp cải xanh, Luận văn tốt nghiệp Đại học, ĐH Bách Khoa Tp.HCM, 2006 [4] WHO Guideline for Drinking – water quality, Dimethoate in Drinking – water, WHO/SDE/WSH/03.04/90, 2004 [5] Meister, R.T (ed.) 1987 Farm Chemicals Handbook Willoughby, OH: Meister Publishing Co [6] Howard, P.H (ed.), Handbook of Environmental Fate and Exposure Data for Organic Chemicals, Vol III: Pesticides Lewis Publishers, Chelsea, MI 1989 [7] Occupational Health Services, Inc 1991 (Sept 16) MSDS for Dimethoate OHS Inc., Secaucus, NJ [8] Evaluations of some residue pesticides – Dimethoate, FAO/PL:1967/M/11/1 [9] Harmonization of maximum residue limits (mrls) of pesticides for vegetables, 20th ASEA Ministers on Agriculture and Forestry, 2002 [10] Pesticide residues in food, Report of the 2003 Joint FAO/WHO meeting of experts, Switzerland, 2003 [11] Miguel E.Schmalko, Dimethoate degradation in plants and during processing of Yerba Maté Leaves, , Argentina, ISSN 1516-8913, 2002 [12] Ali et al, Determination of pesticide residues in Khat leaves by solid-phase extraction and high-performance liquid chromatography, ISSN 0189-6016©2005 [13] Tiêu chuNn bảo vệ bảo vệ thực vật, TCVN 5618 – 1991 [14] BK-CHE.KIT: Phát nhanh dư lượng thuốc trừ sâu, Báo điện tử Rau Việt Nam, ngày 29/12/2006 [15] http://vi.wikipedia.org/wiki/Cải_bắp [16] Qui định mức dư lượng tối đa cho phép (MRLs) số thuốc bảo vệ thực vật rau tươi ( Theo WHO/FAO 1994), Tài liệu Bộ môn bảo vệ thực vật, Khoa Nông nghiệp Sinh học ứng dụng, Trường Đại học Cần Thơ [17] Bộ Nơng nghiệp PTNT, Qui định quản lí sản xuất chứng nhận chất lượng rau an toàn, 2006 69 [18] Zhi-Yong Zhang, Xian-Jin Liu, and Xiao-Yue Hong, Effects of home preparation on pesticide residues in cabbage, Nanjing Agricultural University, China, 2007 [19] http://en.wikipedia.org/wiki/Ozone [20] http://www.ozoneapplications.com [21] V Thirupathi, A Sangamitra, Application of Ozone in Food Industries, Department of Food & Agricultural Process Engineering, Tamil Nadu Agricultural University, 2006 [22] Angle D.Miller et al, A history of patented methods of ozone production from 1897 to 1997, Department of Chemistry, Valdosta State University, GA 31628, USA [23] Clement Soloment et al, Ozone Disinfection, the National Small Flows Clearing house (NSFC), West Virginia University, USA, 1998 [24] Langlais et al, Ozone in water treatment : Application and Engineering, American Water Works Association Research Foundation, Dever, Leuis Publishers Inc, Michigan [25] Michael Cutler , Making food and water safer than ever before with ozone, Pacific Ozone [26] Kim et al, Use of ozone to inactivate microorganisms on lettuce, Department of Science and Technology , The Ohio State University, 1999 [27] Barth et al, Ozone Storage Effects on Anthocyanin Content and Fungal Growth in Blackberries, Dept of Nutrition and Food Science, the Kentucky University, 1995 [28] Hakan Karaca et al, Ozone application in Fruit Vegetable Processing, Faculty of Engineering, Deparment of Food Engineering, Ankara University [29] R.carawan, EPA regulations on Ozone application in food industry wastewater, Personal Communication in Food Inc, Raleigh NC [30] Wiliam et al, Ozonation as an alternativfe disinfectant for carrot wash water, Book of abstracts, p.8 [31] Piper, Tomato washing using ozonated water, EPRI ozone Worshop, Memphis 1998 [32] http://familydetoxcenter.com/labmeatanalysis.pdf [33] Jiguo Wu et al, Removal of residual pesticides on vegetable using ozonated water, Department of Applied Biology and Chemical Tecnology Sun Ya-Sen University, China, Food Control 18 (2007) 466–472, 2007 [34] K.C.Ong et al, Chlorine and ozoe washes for pesticide removal from apples and prossed apple sauce, Michigan State University, Food Chemistry Vol.5, 1996 [35] Tài liệu vận hành thiết bị HPLC-Autosampler, Công ty CP SPM, Lô 51, Đường số 2, Khu Công nghiệp Tân Tạo, Tp Hồ Chí Minh 70 ... suất giảm khử dư lượng Dimethoate cải bắp tăng thời gian sục khí ozone tăng dư lượng Dimethoate ban đầu cải bắp giảm Chế độ sục khí ozone liên tục cho hiệu suất giảm khử Dimethoate cải bắp cao... lượng thuốc bảo vệ thực vật nhóm lân hữu vượt giới hạn cho phép Do vậy, chọn dimethoate đại diện cho nghiên cứu khả giảm khử thuốc trừ sâu cải bắp ozone, để xem xét ngồi việc ứng dụng ozone bảo... nhau; 3/ Xác định mức độ giảm khử dư lượng Dimethoate nước ozone Các mẫu cải bắp bổ sung mức ÷ 10 mg Dimethoate / kg cải bắp, ngâm với nước ozone chế độ tĩnh chế độ sục khí ozone liên tục thời gian