Tối ưu hóa phương pháp phân tích dư lượng một số hóa chất bảo vệ thực vật nhóm clo hữu cơ trong chè bằng kỹ thuật sắc ký khí

FF BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO TRƯỜNG ĐẠI HỌC BÁCH KHOA HÀ NỘI - HOÀNG THỊ BẢO NGỌC TỐI ƯU HĨA PHƯƠNG PHÁP PHÂN TÍCH DƯ LƯỢNG MỘT SỐ HÓA CHẤT BẢO VỆ THỰC VẬT NHÓM CLO HỮU CƠ TRONG CHÈ BẰNG KỸ THUẬT SẮC KÝ KHÍ LUẬN VĂN THẠC SĨ KHOA HỌC Chun ngành: CƠNG NGHỆ THỰC PHẨM HÀ NỘI - 2019 BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO TRƯỜNG ĐẠI HỌC BÁCH KHOA HÀ NỘI - HOÀNG THỊ BẢO NGỌC TỐI ƯU HĨA PHƯƠNG PHÁP PHÂN TÍCH DƯ LƯỢNG MỘT SỐ HĨA CHẤT BẢO VỆ THỰC VẬT NHÓM CLO HỮU CƠ TRONG CHÈ BẰNG KỸ THUẬT SẮC KÝ KHÍ LUẬN VĂN THẠC SĨ KHOA HỌC Chuyên ngành: CÔNG NGHỆ THỰC PHẨM NGƯỜI HƯỚNG DẪN KHOA HỌC: TS Vũ Hồng Sơn HÀ NỘI - 2019 Luận văn tốt nghiệp GVHD:TS Vũ Hồng Sơn LỜI CAM ĐOAN Tôi xin cam đoan công trình nghiên cứu riêng tơi hướng dẫn thầy giáo TS Vũ Hồng Sơn Các số liệu, kết luận văn trung thực chưa cơng bố cơng trình khác Tác giả luận văn Hoàng Thị Bảo Ngọc iii Luận văn tốt nghiệp GVHD:TS Vũ Hồng Sơn LỜI CẢM ƠN Qua thời gian học tập nghiên cứu thực luận văn dẫn TS Vũ Hồng Sơn, xin chân thành cảm ơn sâu sắc tới: TS Vũ Hồng Sơn - trưởng môn Quản lý chất lượng Viện Công nghệ sinh học-Công nghệ thực phẩm Trường Đại học Bách Khoa Hà Nội Ban giám đốc Trung tâm Kiểm soát bệnh tật thành phố Hà Nội dẫn tạo điều kiện thuận lợi giúp đỡ tơi hồn thành nhiệm vụ nâng cao kiên thức q trình đào tạo Các thầy, Viện Công nghệ sinh học- Công nghệ thực phẩm, Trường Đại học Bách Khoa Hà Nội giảng dạy giúp đỡ tơi q trình học tập nghiên cứu Trường Tất anh chị em đồng nghiệp Phòng Hóa Thực Phẩm khoa Xét nghiệmChuẩn đốn thăm dị chức thuộc Trung tâm Kiểm soát bệnh tật thành phố Hà Nội động viên chia với khó khăn cơng việc Và cuối cùng, tơi xin chân thành cảm ơn gia đình, bạn bè quan tâm cổ động cho tơi q trình học tập thực luận văn Tác giả luận văn Hoàng Thị Bảo Ngọc iv Luận văn tốt nghiệp GVHD:TS Vũ Hồng Sơn MỤC LỤC MỤC LỤC i LỜI CAM ĐOAN iii LỜI CẢM ƠN iv DANH MỤC CÁC KÝ HIỆU, CÁC CHỮ VIẾT TẮT v DANH MỤC BẢNG BIỂU vi DANH MỤC CÁC HÌNH VẼ, ĐỒ THỊ vii MỞ ĐẦU CHƯƠNG – TỔNG QUAN VỀ HÓA CHẤT BẢO VỆ THỰC VẬT 1.1 Giới thiệu hóa chất bảo vệ thực vật 1.2 Tình hình sử dụng HCBVTV 1.3 Nhóm hóa chất bảo vệ thực vât Clo hữu 1.3.1 Cấu tạo tính chất số HCBVTV thuộc nhóm Clo hữu 1.3.1.1 DDT DDE 1.3.1.2 Endosulfan II 1.3.1.3 Dieldrin 1.3.2 Dư lượng HCBVTV nhóm Clo 1.3.2.1 Dư lượng HCBVTV 1.3.2.2 Dư lượng HCBVTV sản phẩm chè 10 1.4 Một số phương pháp phân tích dư lượng HCBVTV 11 1.4.1 Các phương pháp chiết HCBVTV 11 1.4.1.1 Chiết lỏng – lỏng 11 1.4.1.2 Chiết lỏng – rắn 11 1.4.1.3 Chiết pha rắn 12 1.4.1.4 Phương pháp QuEchers 12 1.4.2 Các phương pháp phân tích HCBVTV nhóm Clo 14 CHƯƠNG – ĐỐI TƯỢNG VÀ PHƯƠNG PHÁP NGHIÊN CỨU 21 2.1 Đối tượng vật liệu nghiên cứu 21 2.1.1 Đối tượng nghiên cứu 21 2.1.2 Thiết bị, hóa chất 22 2.2 Nội dung nghiên cứu 24 2.3 Phương pháp nghiên cứu 24 2.3.1 Phương pháp phân tích sắc ký khí khối phổ 24 i Luận văn tốt nghiệp GVHD:TS Vũ Hồng Sơn 2.3.2 Phương pháp xử lý mẫu 25 2.3.3 Phương pháp thẩm định 26 2.3.3.1 Phương pháp xác định độ đặc hiệu, tính chọn lọc 27 2.3.3.2 Giới hạn phát hiện, giới hạn định lượng 28 2.3.3.3 Khoảng tuyến tính đường chuẩn 28 2.3.3.4 Độ lặp lại 29 2.3.3.5 Phương pháp xác định độ phương pháp 29 2.3.4 Phân tích mẫu thực 30 CHƯƠNG – KẾT QUẢ VÀ BÀN LUẬN 31 3.1 Xây dựng phương pháp phân tích đồng thời hóa chất bảo vệ thực vật …………………………………………………………………….31 3.1.1 Điều kiện kỹ thuật sắc khí khí khối phổ 31 3.1.2 Điều kiện MS 33 3.2 Khảo sát điều kiện chiết tách 37 3.2.1 Điều kiện xử lý mẫu 37 3.2.2 Ảnh hưởng lượng nước nhiệt độ trình ngâm mẫu trướt chiết 38 3.2.3 Ảnh hưởng lượng muối chì chiết mẫu phân tích dư lượng nhóm Clo hữu 39 3.2.4 Ảnh hưởng thành phần d-SPE trình làm 40 3.3 Quy trình phân tích dư lượng HCBVTV chè 41 3.4 Thẩm định phương pháp 42 3.4.1 Độ đặc hiệu phương pháp 42 3.4.2 Khảo sát khoảng tuyến tính xây dựng đường chuẩn 44 3.4.3 Giới hạn phát (LOD) giới hạn định lượng (LOQ) 46 3.4.4 Độ độ xác phương pháp 47 3.5 Ứng dụng quy trình phân tích mẫu chè khô 49 KẾT LUẬN VÀ KIẾN NGHỊ 52 KẾT LUẬN: 52 KIẾN NGHỊ 53 TÀI LIỆU THAM KHẢO 54 PHỤ LỤC ii Luận văn tốt nghiệp GVHD:TS Vũ Hồng Sơn DANH MỤC CÁC KÝ HIỆU, CÁC CHỮ VIẾT TẮT TT Chữ viết tắt Giải thích HCBVTV Hóa chất bảo vệ thực vật (Pesticide) ECD Detector cặp kết điện tử (Electron capture detector) FPD Detector quang hóa lửa (Flame Photometric Detector) FID Detector ion hóa lửa (Flame ionization detector) TCD Detector dẫn nhiệt NPD Detector nitơ –phospho GC Sắc ký khí (Gas chromatography) LOD Giới hạn phát (Limit of detection) LOQ Giới hạn định lượng (Limit of quantification) 10 FAO Tổ chức Nông nghiệp Lương thực Liên Hiệp Quốc (Food and Agriculture Organization of the United Nations) 11 WHO Tổ chức Y tế Thế giới (World Health Organization) 12 MRL Giới hạn dư lượng tối đa (Maximum residue limit) 13 SPE Chiết pha rắn (Solid Phase Extraction) 14 dSPE Chiết pha rắn phân tán (Dispersive Solid Phase Extraction) 15 DIN Viện tiêu chuẩn Đức (Deutsches Institut für Normung e.V.) 16 GC-MS Sắc ký khí khối phổ (Gas chromatography mass spectrometry) 17 CCD Rối loạn sụt giảm bầy đàn (colony collapse disorder) 18 EI Va chạm điện tử (Electron impact) 19 PCI Ion hóa hóa học dương (Positive Chemical Ionization) 20 NCI Ion hóa hóa học âm (Negative Chemical Ionization) 21 TOF Phân tích thời gian bay (Time of flight) v Luận văn tốt nghiệp GVHD:TS Vũ Hồng Sơn DANH MỤC BẢNG BIỂU Bảng 1.1: Bảng phân loại HCBVTV theo cấu tạo hóa học Bảng 1.2: Bảng liệt kê HCBVTV phép sử dụng, hạn chế sử dụng, cấm sử dụng theo thông tư 10/2019/TT-BNNPTNT Bảng 1.3: Quy định Thông tư 50/2016/TT-BYT giới hạn HCBVTV 10 Bảng 1.4: Thông tư 10/2018/TT-BNNPTNT Danh mục thuốc bảo vệ thực vật phép sử dụng, cấm sử dụng Việt Nam 10 Bảng 1.5 Một số ứng dụng phân tích đồng thời HCBVTV GC-MS 19 Bảng 2.1: Danh sách HCBVTV nhóm Clo hữu sử dụng phân tích 21 Bảng 2.2: Danh sách thiết bị dụng cụ 23 Bảng 2.3: Danh sách hóa chất thuốc thử 24 Bảng 3.1: Kết so sánh phổ chuẩn HCBVTV 36 Bảng 3.2: Các Ion đặc chưng HCBVTV 36 Bảng 3.3: Nồng độ diện tích píc dãy chuẩn HCBVTV 45 Bảng 3.4: Khoảng tuyến tính, đường chuẩn, hệ số tương quan, độ chệch lớn DDE, dieldrin, endosulfan II, DDT mẫu chè 45 Bảng 3.5: Kết phân tích 10 lần độ lệch chuẩn DDE, dieldrin, Endosulfan II, DDT 47 Bảng 3.6: Giới hạn phát hiện, giời hạn định lượng phương pháp 47 Bảng 3.7: Đô lặp lại, độ tái lập, độ thu hồi phương pháp 48 Bảng 3.8: Kết phân tích mẫu chè M20 M04 Hà Nội 49 Bảng 3.9: Kết phân tích 30 mẫu chè 50 vi Luận văn tốt nghiệp GVHD:TS Vũ Hồng Sơn DANH MỤC CÁC HÌNH VẼ, ĐỒ THỊ Hình 2.1: Hệ thống sắc ký khí Thermo DSQ II- Trace GC Ultra 22 Hình 3.1: Chương trình nhiệt độ phân tích DDE, Diel, Endo, DDT chè 32 Hình 3.2: Phân tích Mẫu thêm chuẩn DDE, Dieldrin, Endosulfan II, DDT nồng độ 10 mg/L hai chương trình nhiệt độ khác điều kiện 33 Hình 3.3: Sắc ký đồ chuẩn DDE chế độ Full scan 34 Hình 3.4: Sắc ký đồ chuẩn DDT chế độ Full scan 34 Hình 3.5: Phân tích chuẩn Dieldrin chế độ Full scan 35 Hình 3.6: Phân tích chuẩn Endosulfan II chế độ Full scan 35 Hình 3.7: Cài đặt chế độ SIM 37 Hình 3.8: Ảnh hưởng lượng nước ngâm đến hiệu suất chiết 38 Hình 3.9: Ảnh hưởng nhiệt độ ngâm đến hiệu suất chiết 38 Hình 3.10: Khi sử dụng khơng sử dụng chì acetat chiết mẫu chè 39 Hình 3.11: Ảnh hưởng lượng chì acetat hiệu suất chiết 39 Hình 3.12: Ảnh hưởng lượng PSA đến hiệu suất chiết 40 Hình 3.13: Ảnh hưởng lượng GCB đến hiệu suất chiết 40 Hình 3.14: Kết phân tích mẫu trắng 42 Hình 3.15: Kết phân tích mẫu chuẩn mẫu trắng thêm chuẩn DDE 42 Hình 3.16: Mẫu chuẩn, mẫu trắng thêm chuẩn dieldrin 43 Hình 3.17: Mẫu chuẩn, mẫu trắng thêm chuẩn Endosulfan II 43 Hình 3.18: Mẫu chuẩn, mẫu trắng thêm chuẩn DDT 44 Hình 3.19: Đường chuẩn DDE, dieldrin, endosulfan II, DDT mẫu chè 46 vii Luận văn tốt nghiệp GVHD:TS Vũ Hồng Sơn MỞ ĐẦU Bảo đảm chất lượng vệ sinh an tồn thực phẩm ln giữ vị trí quan trọng nghiệp bảo vệ sức khỏe nhân dân, góp phần giảm tỷ lệ mắc bệnh, trì phát triển hệ tương lai Việc phân tích hàm lượng độc chất, hóa chất bảo vệ thực vật (HCBVTV) góp phần sàng lọc, kiểm tra, giám sát mẫu thực phẩm cịn tồn dư hóa chất gây độc tích lũy lưu hành thị trường (p-p’DDE (DDE), Dieldrin, Endosulfan II , p-p’-DDT (DDT) hợp chất đặc trưng nhóm HCBVTV Clo Những hợp chất gây nguy hiểm với người, hệ tương lai, gây rối loạn nội tiết tố (hormone), sinh non, tác nhân gây đột biến gen, gây ung thư [1] Khi tồn dư HCBVTV thực phẩm nguy hiểm hợp chất bền vững môi trường tự nhiên thời gian bán phân huỷ dài, biến đổi sinh hóa thành chất độc hại tế bào DDE sản phẩm chuyển hóa DDT độc gấp lần DDT Nhóm HCBVTV Clo hầu hết bị cấm sử dụng giới Việt Nam [1,2] Tuy nhiên HCBVTV nhóm Clo có giá thành rẻ hiệu diệt trừ sâu bệnh cao khiến cho hợp chất sử dụng phối trộn thành phần hóa chất khác mà người sử dụng khơng biết Do việc kiểm sốt cách phân tích sàng lọc mẫu yêu cầu cấp thiết, nhằm phổ biến phương pháp thực nhanh, dễ dàng tính ứng dụng cao nhiều phịng thí nghiệm tuyến huyện tỉnh thành khác nước Ngày nay, khoa học có nhiều thành tựu nghiên cứu phương pháp xác định dư lượng HCBVTV thực phẩm Phương pháp QuEChERS sử dụng để xử lý mẫu, kết hợp với phương pháp phân tích: Phương pháp phân tích sắc ký mỏng [3], sắc ký lỏng hiệu cao [4], sắc ký lỏng hai lần khố phổ (LC/MS/MS) [5], sắc ký khối phổ GC/MS, sắc ký khí hai lần khối phổ (GC/MS/MS) [6] Phương pháp GC/MS ứng dụng kỹ thuật phổ biến, đơn giản, cho độ phân giải cao phân tích HCBVTV Kỹ thuật GC/MS đưa vào tiêu chuẩn quốc tế [5], tiêu chuẩn Việt Nam (TCVN) [6,7], làm phương pháp tiêu chuẩn để xác định dư lượng HCBVTV sản phẩm thực phẩm Tuy nhiên, tiêu chuẩn hướng dẫn thực xác định dư lượng cân mẫu (5g) Thêm 15mL H2O; 15mL1% axit Acetic; 1,5g (CH3OO)2Pb; 1,5g NaCl; 6g MgSO4 Lắc, ly tâm 5000 vòng/phút 10 phút Làm d-SPE 2ml dịch chiết (300 mg MgSO4, 80mg PSA, 15mg GCB) Lắc, ly tâm 5000 vòng/phút 15 phút Lọc (0,45µm) Bơm mẫu GC/MS Hình 1: Quy trình xử lý mẫu HCBVTV chè Xác nhận giá trị sử dụng phương pháp với thông số: độ đặc hiệu phân tích mẫu trắng thêm chuẩn nồng độ 10mg/kg lặp lại 10 lần Khoảng tuyến tính đường chuẩn phân tích dãy dung dịch chuẩn nồng độ từ 0,01 - 20 mg/kg Giới hạn phát giới hạn định lượng xác định cách xác định độ lệch chuẩn (SD) phân tích mẫu thêm chuẩn nồng độ 0,01mg/kg, giá trị < R