Nghiên Cứu Xác Định Hàm Lượng Hóa Chất Bảo Vệ Thực Vật Cơ Clo Trong Cá

Luận văn thạc sĩ phân tích nghiên cứu xác định hàm lượng hoá chất bảo vệ thực vật cơ clo trong cá bằng phương pháp sắc ký khí, đánh giá thực trạng, chỉ ra hạn chế, đề xuất giải

• Tác giả: Nguyễn Thị Nguyệt Linh
• Người hướng dẫn: TS. Bùi Quang Minh
• Trường học: Học viện Khoa học và Công nghệ
• Chuyên ngành: Hóa phân tích
• Đề tài: Nghiên Cứu Xác Định Hàm Lượng Hóa Chất Bảo Vệ Thực Vật Cơ Clo Trong Cá Bằng Phương Pháp Sắc Ký Khí Ghép Nối Hai Lần Khối Phổ GC - MS/MS
• Loại tài liệu: luận văn thạc sĩ
• Năm xuất bản: 2022
• Địa điểm: Hà Nội

Mục lục chi tiết

• LỜI CAM ĐOAN
• LỜI CẢM ƠN
• DANH MỤC CÁC KÝ HIỆU VÀ CHỮ VIẾT TẮT
• DANH MỤC BẢNG
• DANH MỤC HÌNH
• MỞ ĐẦU
• 1. CHƯƠNG 1: TỔNG QUAN
• 1.1. ĐỊNH NGHĨA HÓA CHẤT BẢO VỆ THỰC VẬT
• 1.1.1. Tác hại của hoá chất bảo vệ thực vật
• 1.2. GIỚI THIỆU CHUNG VỀ HÓA CHẤT BẢO VỆ THỰC VẬT CƠ CLO
• 1.2.1. Định nghĩa hóa chất bảo vệ thực vật cơ clo
• 1.2.2. Một số loại hóa chất bảo vệ thực vật cơ clo
• 1.3. TÌNH TRẠNG TỒN DƯ HCBVTV TRONG CÁ TRÊN THẾ GIỚI VÀ TẠI VIỆT NAM
• 1.4. MỘT SỐ PHƯƠNG PHÁP XỬ LÝ MẪU
• 1.4.1. Phương pháp chiết Sohxlet
• 1.4.2. Phương pháp chiết pha rắn (SPE)
• 1.4.3. Phương pháp chiết QuEChERS
• 1.5. MỘT SỐ PHƯƠNG PHÁP PHÂN TÍCH
• 1.5.1. Phương pháp sắc ký lỏng hiệu năng cao
• 1.5.2. Phương pháp sắc ký khí
• 1.6. TÍNH CẤP THIẾT CỦA ĐỀ TÀI
• 1.7. MỤC TIÊU CỦA ĐỀ TÀI
• 1.8. SƠ LƯỢC VỀ ĐỐI TƯỢNG NGHIÊN CỨU
• 2. CHƯƠNG 2: THỰC NGHIỆM
• 2.1. ĐỐI TƯỢNG, MỤC TIÊU VÀ NỘI DUNG NGHIÊN CỨU
• 2.1.1. Đối tượng nghiên cứu
• 2.1.2. Mục tiêu nghiên cứu
• 2.1.3. Nội dung nghiên cứu
• 2.2. THIẾT BỊ, DỤNG CỤ, HOÁ CHẤT
• 2.3. PHƯƠNG PHÁP NGHIÊN CỨU
• 2.3.1. Thiết bị GC-MS/MS
• 2.3.2. Phương pháp xử lý mẫu QuEChERS
• 2.3.3. Xây dựng đường chuẩn
• 2.3.4. Đánh giá phê duyệt phương pháp
• 2.3.5. Phương pháp xử lý số liệu
• 3. CHƯƠNG 3: KẾT QUẢ VÀ THẢO LUẬN
• 3.1. KẾT QUẢ KHẢO SÁT ĐIỀU KIỆN TỐI ƯU TRÊN THIẾT BỊ PHÂN TÍCH
• 3.1.1. Chương trình nhiệt độ và tối ưu điều kiện phân mảnh
• 3.1.2. Khảo sát và tối ưu hóa tốc độ khí mang
• 3.1.3. Khảo sát và tối ưu hóa thể tích bơm mẫu
• 3.1.4. Kết quả xây dựng đường chuẩn
• 3.2. KHẢO SÁT PHƯƠNG PHÁP XỬ LÝ MẪU
• 3.2.1. Ảnh hưởng của dung môi chiết mẫu
• 3.2.2. Ảnh hưởng của vật liệu làm sạch
• 3.2.3. Ảnh hưởng của phương pháp làm giàu mẫu
• 3.3. ĐÁNH GIÁ PHƯƠNG PHÁP PHÂN TÍCH
• 3.3.1. Giới hạn phát hiện của thiết bị (IDL)
• 3.3.2. Kết quả đánh giá phê duyệt phương pháp trên mẫu cá
• 3.4. KẾT QUẢ PHÂN TÍCH MẪU
• 3.4.1. Kết quả phân tích trên mẫu cá tại tỉnh Nghệ An
• 3.4.2. Kết quả phân tích trên mẫu cá tại tỉnh Quảng Ninh
• 3.4.3. Kết quả phân tích trên mẫu cá tại tỉnh Hải Phòng
• KẾT LUẬN VÀ KIẾN NGHỊ
• DANH MỤC TÀI LIỆU THAM KHẢO

Tóm tắt

I. Tổng Quan Về Nghiên Cứu HCBVTV Cơ Clo Trong Cá GC MS MS

Nghiên cứu hóa chất bảo vệ thực vật (HCBVTV) cơ clo trong cá là một lĩnh vực quan trọng trong hóa phân tích và an toàn thực phẩm. Các hợp chất này, do tính bền vững và khả năng tích lũy sinh học cao, có thể gây ra những tác động tiêu cực đến sức khỏe con người và hệ sinh thái. Việc xác định hàm lượng HCBVTV tồn dư trong cá, đặc biệt là sử dụng phương pháp sắc ký khí ghép nối hai lần khối phổ (GC-MS/MS), đóng vai trò then chốt trong việc đảm bảo an toàn thực phẩm và bảo vệ môi trường. Luận văn này tập trung vào việc nghiên cứu và áp dụng phương pháp GC-MS/MS để định lượng chính xác các HCBVTV cơ clo trong các mẫu cá khác nhau, đồng thời đánh giá mức độ ô nhiễm và tiềm ẩn rủi ro liên quan đến việc tiêu thụ cá nhiễm HCBVTV.

1.1. Giới thiệu về HCBVTV cơ clo và ảnh hưởng tới sức khỏe

HCBVTV cơ clo là một nhóm các hợp chất hữu cơ clo hóa được sử dụng rộng rãi trong nông nghiệp và kiểm soát côn trùng. Tuy nhiên, do tính bền vững, khả năng tích lũy sinh học và độc tính cao, nhiều HCBVTV cơ clo đã bị cấm hoặc hạn chế sử dụng ở nhiều quốc gia. Các hợp chất này có thể xâm nhập vào chuỗi thức ăn thông qua ô nhiễm môi trường, tích lũy trong các sinh vật sống, đặc biệt là cá, và gây ra các vấn đề sức khỏe cho con người như rối loạn nội tiết, suy giảm hệ miễn dịch và ung thư. Nghiên cứu này tập trung vào việc xác định hàm lượng các HCBVTV cơ clo phổ biến như DDT, DDE, DDD, Aldrin, Dieldrin, và Lindane.

1.2. Tổng quan về phương pháp GC MS MS trong phân tích HCBVTV

GC-MS/MS là một kỹ thuật phân tích mạnh mẽ, kết hợp khả năng tách sắc ký khí (GC) với độ nhạy và độ chọn lọc cao của khối phổ (MS/MS). Trong phân tích HCBVTV, GC cho phép tách các hợp chất dựa trên điểm sôi và ái lực của chúng với pha tĩnh, trong khi MS/MS cung cấp thông tin về khối lượng phân tử và cấu trúc của các hợp chất, cho phép định danh và định lượng chính xác. Kỹ thuật GC-MS/MS đặc biệt hữu ích trong việc phân tích các mẫu phức tạp như mẫu cá, nơi có nhiều chất nền có thể gây nhiễu. Phương pháp này cung cấp độ nhạy cao, cho phép phát hiện và định lượng HCBVTV ở nồng độ vết (ppb hoặc ppt).

II. Thách Thức và Mục Tiêu Nghiên Cứu HCBVTV Trong Mẫu Cá

Việc nghiên cứu HCBVTV trong mẫu cá đặt ra nhiều thách thức đáng kể. Hàm lượng HCBVTV thường rất thấp, đòi hỏi các phương pháp phân tích có độ nhạy cao. Mẫu cá là một chất nền phức tạp, chứa nhiều thành phần có thể gây nhiễu, ảnh hưởng đến độ chính xác của kết quả. Ngoài ra, việc chiết tách và làm sạch mẫu cá để loại bỏ các chất gây nhiễu là một quá trình tốn thời gian và công sức. Mục tiêu của nghiên cứu này là phát triển và tối ưu hóa một phương pháp GC-MS/MS hiệu quả để phân tích HCBVTV trong các mẫu cá khác nhau, đồng thời đánh giá mức độ ô nhiễm và tiềm ẩn rủi ro liên quan đến việc tiêu thụ cá nhiễm HCBVTV.

2.1. Các yếu tố gây nhiễu trong phân tích HCBVTV mẫu cá

Mẫu cá chứa nhiều chất gây nhiễu có thể ảnh hưởng đến kết quả phân tích HCBVTV bằng GC-MS/MS, bao gồm lipid, protein, sắc tố và các chất hữu cơ khác. Lipid là một trong những chất gây nhiễu chính, có thể làm giảm hiệu suất cột sắc ký, gây tắc nghẽn hệ thống và làm giảm độ nhạy của phương pháp. Protein và sắc tố cũng có thể gây nhiễu bằng cách tương tác với HCBVTV hoặc với cột sắc ký. Do đó, việc loại bỏ các chất gây nhiễu này là rất quan trọng để đảm bảo độ chính xác và độ tin cậy của kết quả phân tích HCBVTV.

2.2. Yêu cầu về độ nhạy và độ chính xác của phương pháp GC MS MS

Do hàm lượng HCBVTV trong mẫu cá thường rất thấp, phương pháp GC-MS/MS cần có độ nhạy cao để phát hiện và định lượng chính xác các hợp chất này. Độ nhạy của phương pháp được xác định bởi giới hạn phát hiện (LOD) và giới hạn định lượng (LOQ), là nồng độ thấp nhất của HCBVTV có thể được phát hiện và định lượng với độ tin cậy chấp nhận được. Ngoài ra, phương pháp cũng cần có độ chính xác cao, được đánh giá bằng độ lặp lại và độ tái lập của kết quả, để đảm bảo rằng các kết quả phân tích là chính xác và đáng tin cậy. Điều này đặc biệt quan trọng trong việc đánh giá rủi ro sức khỏe liên quan đến việc tiêu thụ cá nhiễm HCBVTV.

2.3. Tổng quan về các phương pháp xử lý mẫu trước khi phân tích GC MS MS

Để loại bỏ các chất gây nhiễu và làm giàu HCBVTV trong mẫu cá trước khi phân tích GC-MS/MS, cần sử dụng các phương pháp xử lý mẫu phù hợp. Các phương pháp này có thể bao gồm chiết lỏng-lỏng, chiết pha rắn (SPE), chiết vi lỏng pha rắn (SPME) và QuEChERS (Quick, Easy, Cheap, Effective, Rugged, and Safe). Mỗi phương pháp có ưu và nhược điểm riêng, tùy thuộc vào loại mẫu, loại HCBVTV cần phân tích và yêu cầu về độ nhạy và độ chính xác của phương pháp. Lựa chọn phương pháp xử lý mẫu phù hợp là một bước quan trọng để đảm bảo kết quả phân tích HCBVTV chính xác và đáng tin cậy.

III. Phương Pháp Chiết QuEChERS Tối Ưu Hóa GC MS MS Cho Cá

Trong nghiên cứu này, phương pháp QuEChERS được sử dụng để chiết tách HCBVTV từ mẫu cá do tính đơn giản, hiệu quả và chi phí thấp. Sau khi chiết, mẫu được làm sạch bằng cách sử dụng chất hấp phụ pha rắn (SPE) để loại bỏ các chất gây nhiễu. Quá trình tối ưu hóa GC-MS/MS được thực hiện để đạt được độ nhạy và độ chọn lọc cao nhất. Các thông số như chương trình nhiệt độ lò, tốc độ dòng khí mang, và các thông số MS/MS được điều chỉnh để tối đa hóa độ phân giải và độ nhạy của phương pháp. Kết quả là một quy trình phân tích HCBVTV hiệu quả, phù hợp với các mẫu cá phức tạp.

3.1. Tối ưu hóa quá trình chiết QuEChERS cho các loại cá khác nhau

Quá trình chiết QuEChERS cần được tối ưu hóa để phù hợp với các loại cá khác nhau, do sự khác biệt về thành phần lipid và protein. Các yếu tố như loại dung môi chiết, tỷ lệ dung môi/mẫu, thời gian lắc và tốc độ ly tâm cần được điều chỉnh để đảm bảo hiệu suất chiết tối ưu cho từng loại cá. Việc sử dụng các chất điều chỉnh pH cũng có thể cải thiện hiệu suất chiết cho một số HCBVTV nhạy cảm với pH. Thí nghiệm phải được thực hiện để xác định các điều kiện chiết QuEChERS tối ưu cho từng loại cá được nghiên cứu.

3.2. Lựa chọn và tối ưu hóa chất hấp phụ pha rắn SPE để làm sạch mẫu

Việc lựa chọn chất hấp phụ pha rắn (SPE) phù hợp là rất quan trọng để loại bỏ các chất gây nhiễu trong mẫu cá sau khi chiết QuEChERS. Các chất hấp phụ SPE phổ biến được sử dụng bao gồm C18, PSA (Primary Secondary Amine) và GCB (Graphitized Carbon Black). C18 được sử dụng để loại bỏ các lipid, PSA được sử dụng để loại bỏ các axit béo và sắc tố, và GCB được sử dụng để loại bỏ các sắc tố và các hợp chất thơm đa vòng. Việc tối ưu hóa quá trình SPE bao gồm lựa chọn loại chất hấp phụ, thể tích dung môi rửa giải và tốc độ dòng để đảm bảo loại bỏ hiệu quả các chất gây nhiễu mà không làm mất HCBVTV.

IV. Ứng Dụng GC MS MS Đánh Giá Hàm Lượng HCBVTV tại Việt Nam

Phương pháp GC-MS/MS đã được áp dụng để đánh giá hàm lượng HCBVTV trong các mẫu cá thu thập từ các vùng khác nhau ở Việt Nam. Kết quả cho thấy sự hiện diện của một số HCBVTV, đặc biệt là DDT và các chất chuyển hóa của nó (DDE và DDD), ở nồng độ khác nhau. Mức độ ô nhiễm HCBVTV có xu hướng cao hơn ở các vùng có hoạt động nông nghiệp thâm canh. Kết quả này cho thấy sự cần thiết phải tăng cường kiểm soát việc sử dụng HCBVTV và giám sát chất lượng thực phẩm để bảo vệ sức khỏe cộng đồng.

4.1. Phân tích mẫu cá từ các vùng nuôi trồng và tự nhiên khác nhau

Các mẫu cá được thu thập từ cả vùng nuôi trồng và vùng tự nhiên để so sánh mức độ ô nhiễm HCBVTV. Vùng nuôi trồng thường có nguy cơ ô nhiễm cao hơn do sử dụng HCBVTV trong nuôi trồng thủy sản. Vùng tự nhiên có thể bị ô nhiễm do dòng chảy từ các vùng nông nghiệp và công nghiệp. Việc so sánh mức độ ô nhiễm giữa các vùng này cung cấp thông tin quan trọng về nguồn gốc và đường đi của HCBVTV trong môi trường.

4.2. So sánh kết quả với các tiêu chuẩn và quy định về an toàn thực phẩm

Kết quả phân tích hàm lượng HCBVTV trong các mẫu cá được so sánh với các tiêu chuẩn và quy định về an toàn thực phẩm của Việt Nam và quốc tế để đánh giá mức độ an toàn của cá. Nếu hàm lượng HCBVTV vượt quá giới hạn cho phép, cần có các biện pháp để giảm thiểu nguy cơ cho sức khỏe cộng đồng, chẳng hạn như cảnh báo người tiêu dùng và hạn chế tiêu thụ cá nhiễm HCBVTV. Điều này đảm bảo tuân thủ các MRL (Maximum Residue Level) cho phép.

V. Kết Luận và Hướng Nghiên Cứu Tiếp Theo Về HCBVTV

Nghiên cứu này đã chứng minh tính hiệu quả của phương pháp GC-MS/MS trong việc phân tích HCBVTV trong mẫu cá. Kết quả nghiên cứu cung cấp thông tin quan trọng về mức độ ô nhiễm HCBVTV trong cá ở Việt Nam và góp phần vào việc đánh giá rủi ro sức khỏe liên quan đến việc tiêu thụ cá. Trong tương lai, cần tiếp tục nghiên cứu để phát triển các phương pháp phân tích nhạy hơn và hiệu quả hơn, đồng thời tăng cường giám sát chất lượng thực phẩm và kiểm soát việc sử dụng HCBVTV.

5.1. Đề xuất các giải pháp giảm thiểu ô nhiễm HCBVTV trong thủy sản

Để giảm thiểu ô nhiễm HCBVTV trong thủy sản, cần thực hiện các biện pháp sau: (1) Tăng cường kiểm soát việc sử dụng HCBVTV trong nông nghiệp và nuôi trồng thủy sản. (2) Thúc đẩy sử dụng các phương pháp kiểm soát dịch hại thân thiện với môi trường. (3) Cải thiện hệ thống xử lý nước thải để loại bỏ HCBVTV. (4) Nâng cao nhận thức của người dân về nguy cơ của HCBVTV và cách lựa chọn thực phẩm an toàn.

5.2. Hướng phát triển của phương pháp GC MS MS trong phân tích môi trường

Phương pháp GC-MS/MS có thể được phát triển hơn nữa để phân tích nhiều loại chất ô nhiễm khác trong môi trường, chẳng hạn như thuốc trừ sâu, thuốc diệt cỏ, các chất ô nhiễm hữu cơ khó phân hủy (POPs) và các chất gây rối loạn nội tiết. Việc kết hợp GC-MS/MS với các phương pháp xử lý mẫu mới, chẳng hạn như chiết pha rắn micro và chiết vi lỏng, có thể cải thiện độ nhạy và hiệu quả của phương pháp. Ngoài ra, việc phát triển các thư viện phổ MS/MS lớn hơn và chính xác hơn có thể giúp xác định các chất ô nhiễm mới một cách dễ dàng hơn.

Nội dung chính

Tổng quan nghiên cứu

Việt Nam sở hữu đường bờ biển dài 3.420 km cùng tiềm năng thủy sản phong phú, đóng góp vào kim ngạch xuất khẩu hải sản đạt mức kỷ lục 7,6 tỷ USD trong 8 tháng đầu năm 2022. Tuy nhiên, hoạt động canh tác nông nghiệp lâu đời đã dẫn đến sự tồn lưu của các hóa chất bảo vệ thực vật cơ clo (OCPs) – nhóm chất ô nhiễm hữu cơ khó phân hủy (POPs) có khả năng tích lũy sinh học cao trong chuỗi thức ăn thủy sinh. Khi con người tiêu thụ cá biển bị nhiễm OCPs, các độc chất này có thể gây tổn thương nghiêm trọng đến gan, thận, hệ thần kinh trung ương và làm tăng nguy cơ ung thư. Vấn đề cấp bách đặt ra là Việt Nam vẫn chưa hoàn thiện hệ thống quy chuẩn kỹ thuật giới hạn dư lượng tối đa (MRL) cho từng loại OCPs trong thực phẩm thủy sản.

Mục tiêu cốt lõi của nghiên cứu là xây dựng, tối ưu hóa và thẩm định quy trình phân tích đồng thời 18 hợp chất OCPs trong mô cơ cá biển bằng phương pháp sắc ký khí ghép nối hai lần khối phổ (GC-MS/MS) kết hợp kỹ thuật chiết QuEChERS cải tiến. Phạm vi khảo sát thực địa được triển khai tại 3 tỉnh duyên hải trọng điểm gồm Nghệ An, Quảng Ninh và Hải Phòng trong giai đoạn 2021–2022, trực thuộc đề tài nghiên cứu mã số TĐĐTB0.05/21-23.

Nghiên cứu mang ý nghĩa thực tiễn to lớn khi xác lập đường chuẩn tuyến tính trong dải nồng độ 1 đến 200 ng/mL với hệ số tương quan R² từ 0,9991 đến 1,0000. Phương pháp đảm bảo độ thu hồi ổn định từ 70% đến 120% và độ lệch chuẩn tương đối (RSD) dưới 20%, đáp ứng đầy đủ các tiêu chí khắt khe theo hướng dẫn quốc tế SANTE/11312/2021 và Thông tư 19/2021/TT-BNNPTNT, tạo cơ sở khoa học tin cậy cho công tác giám sát an toàn thực phẩm biển.

Cơ sở lý thuyết và phương pháp nghiên cứu

Khung lý thuyết áp dụng

Nghiên cứu vận dụng lý thuyết sắc ký khí hiện đại kết hợp phương trình Van-Deemter nhằm tối ưu hóa động học phân tách các cấu tử dựa trên tốc độ dòng khí mang và áp suất cột tách. Nguyên lý phân mảnh va chạm điện tử (Electron Impact - EI) tại mức năng lượng chuẩn 70 eV được áp dụng để ion hóa các hợp chất trung hòa, kết hợp kỹ thuật khối phổ hai lần (MS/MS) vận hành ở chế độ giám sát phản ứng chọn lọc (SRM) để nhận diện chính xác các cặp ion mẹ - ion con đặc trưng.

Bên cạnh đó, nghiên cứu tích hợp nguyên lý chiết pha rắn phân tán QuEChERS kết hợp cơ chế làm sạch kép của vật liệu Captiva EMR-Lipid: loại trừ theo kích thước phân tử và giữ lại lipid qua tương tác kỵ nước. Các khái niệm nền tảng bao gồm: Hóa chất bảo vệ thực vật cơ clo (OCPs), Chất ô nhiễm hữu cơ khó phân hủy (POPs), Hệ số phân bố octanol-nước (log Kow từ 3,0 đến 9,4), Giới hạn phát hiện của phương pháp (MDL) và Giới hạn định lượng của phương pháp (MQL).

Phương pháp nghiên cứu

Nguồn dữ liệu thực nghiệm được thu thập từ 42 mẫu cá biển đại diện lấy tại các cảng cá và chợ đầu mối thuộc 3 tỉnh Nghệ An, Quảng Ninh và Hải Phòng. Phương pháp chọn mẫu ngẫu nhiên phân tầng được áp dụng nhằm đảm bảo tính đại diện cho các loài cá tiêu thụ phổ biến. Mẫu đối chứng trắng không chứa hóa chất bảo vệ thực vật (mã BLPM9-SEA3QC) được sử dụng để khảo sát hiệu ứng nền và đánh giá độ thu hồi.

Thiết bị phân tích chính là hệ thống sắc ký khí Trace 1310 ghép nối đầu dò khối phổ TSQ 8000 của hãng Thermo Scientific, sử dụng cột tách mao quản DB-5MS (30 m × 0,25 mm × 0,25 µm) và khí mang Heli độ tinh khiết 99,999%. Phương pháp GC-MS/MS được lựa chọn thay thế HPLC nhờ độ nhạy vượt trội ở mức vết, khả năng tách đồng thời 18 hợp chất trong một lần tiêm và loại bỏ tối đa hiện tượng dương tính giả.

Quy trình xử lý mẫu sử dụng 2 g mô cá đồng nhất, chiết bằng 10 mL Acetonitrile chứa 1% Acid Acetic cùng hỗn hợp muối gồm 6 g MgSO4 và 1,5 g Natri acetate. Dịch chiết được làm sạch qua cột EMR-Lipid và làm giàu bằng phương pháp thổi khí N2 ở 1°C trong 35 phút trước khi định mức về 1 mL bằng n-hexane chứa 50 ng/mL nội chuẩn p,p'-DDT-d8. Toàn bộ quá trình nghiên cứu và thẩm định được thực hiện xuyên suốt từ tháng 01/2021 đến tháng 10/2022.

Kết quả nghiên cứu và thảo luận

Những phát hiện chính

Khảo sát điều kiện vận hành thiết bị xác định tốc độ dòng khí mang Heli tối ưu là 1,0 mL/phút, mang lại độ phân giải R > 1,5 cho toàn bộ 18 hợp chất OCPs. Thể tích tiêm mẫu không chia dòng 1 µL ở nhiệt độ cổng bơm 250°C duy trì hình dạng pic sắc nét và cân đối, trong khi các thể tích tiêm 2 µL và 5 µL gây hiện tượng quá tải cột và kéo đuôi mũi sắc ký.

Khảo sát vật liệu làm sạch khẳng định chất hấp phụ EMR-Lipid đạt hiệu suất thu hồi vượt trội từ 70% đến 110% cho 18/18 chất, hoàn toàn vượt qua các vật liệu truyền thống như PSA, GCB và C18 vốn có nhiều hợp chất cho độ thu hồi dưới 50% hoặc trên 110%. Quá trình thổi cô dung môi bằng khí N2 ở nhiệt độ 1°C duy trì hiệu suất thu hồi từ 85,5% đến 104,2%, khắc phục triệt để sự thất thoát nhiệt của 4,4'-DDT (đạt 91,5% so với 42,6% ở 40°C) và Aldrin (đạt 87,2% so with 56,4% ở 40°C).

Đường chuẩn của 18 hợp chất OCPs trong khoảng 1 đến 200 ng/mL đạt độ tuyến tính xuất sắc với R² từ 0,9991 đến 1,0000. Đánh giá phê duyệt phương pháp qua 14 lần đo lặp tại 3 mức nồng độ thêm chuẩn (1,0 ng/g; 10,0 ng/g; 50,0 ng/g) cho thấy độ lặp lại RSDr và độ tái lặp RSDR đều đạt dưới 20%, đáp ứng hoàn hảo tiêu chuẩn quốc tế SANTE/11312/2021.

Thảo luận kết quả

Hiệu ứng nền ma trận trên mô cơ cá biển thể hiện rõ xu hướng tăng tín hiệu (sai số dương) ở 13/18 hợp chất với mức tăng từ +2% đến +18%, trong khi 5 hợp chất còn lại chịu sai số âm từ -1% đến -19%. Hiện tượng này bắt nguồn từ sự hiện diện của các phân tử lipid và este béo mạch dài có mảnh ion phân cắt tương đồng với các hợp chất cơ clo. Việc ứng dụng cột làm sạch EMR-Lipid đã giải quyết triệt để sự cản trở quang phổ này nhờ cơ chế chọn lọc kỵ nước đặc hiệu.

So sánh với các nghiên cứu quốc tế, phương pháp QuEChERS cải tiến kết hợp GC-MS/MS trong luận văn cho giới hạn định lượng thấp hơn và độ thu hồi đồng đều hơn so với phương pháp chiết Soxhlet 16 giờ của Natalia Fidalgo-Used hay phương pháp GC-ECD của Moustafa A. Abbassy. Các dữ liệu thực nghiệm được trực quan hóa hiệu quả thông qua biểu đồ cột so sánh hiệu suất thu hồi giữa 4 loại vật liệu hấp phụ, đồ thị đường biểu diễn mối quan hệ giữa tốc độ khí mang và độ phân giải pic, cùng bảng ma trận đối chiếu 36 bước chuyển khối ion SRM định lượng và định tính.

Đề xuất và khuyến nghị

Xây dựng và ban hành Quy chuẩn kỹ thuật Quốc gia về giới hạn dư lượng tối đa (MRL) cho 18 hợp chất OCPs trong thực phẩm thủy sản, thiết lập mức trần nồng độ dưới 5,0 µg/kg đối với nhóm DDTs và Aldrin/Dieldrin trong giai đoạn 2024–2026, do Bộ Nông nghiệp và Phát triển Nông thôn chủ trì phối hợp cùng Bộ Y tế.

Triển khai chuẩn hóa quy trình phân tích QuEChERS cải tiến kết hợp EMR-Lipid và GC-MS/MS vào mạng lưới phòng kiểm nghiệm an toàn vệ sinh thực phẩm trên cả nước, hướng tới mục tiêu kiểm định 100% các lô hàng thủy sản xuất khẩu trọng điểm trong giai đoạn 2024–2025, do Cục Quản lý Chất lượng Nông Lâm sản và Thủy sản chỉ đạo thực hiện.

Thiết lập hệ thống quan trắc định kỳ dư lượng hóa chất bảo vệ thực vật cơ clo trong môi trường trầm tích và sinh vật chỉ thị tại 28 tỉnh ven biển, tập trung vào các ngư trường trọng điểm tại Quảng Ninh, Hải Phòng và Nghệ An với tần suất giám sát 3 tháng/lần bắt đầu từ quý I/2025, do Sở Tài nguyên và Môi trường các địa phương phụ trách.

Tăng cường kiểm soát và xử lý nghiêm các hành vi nhập lậu, tàng trữ hoặc sử dụng các loại hóa chất bảo vệ thực vật nằm trong danh mục cấm theo Thông tư 19/2021/TT-BNNPTNT, phấn đấu giảm 100% các điểm nóng buôn bán thuốc bảo vệ thực vật gốc clo trôi nổi trước năm 2025, do lực lượng Quản lý Thị trường phối hợp với Cảnh sát Môi trường thực hiện.

Đối tượng nên tham khảo luận văn

Kiểm nghiệm viên và chuyên viên phân tích tại các trung tâm đo lường chất lượng, phòng thí nghiệm đạt chuẩn ISO/IEC 17025: Nắm bắt chi tiết các thông số kỹ thuật tối ưu hóa GC-MS/MS, quy trình pha dung dịch chuẩn và kỹ thuật xử lý nền mẫu giàu chất béo bằng EMR-Lipid.

Giảng viên, nghiên cứu sinh và học viên cao học chuyên ngành Hóa phân tích, Độc học môi trường và Khoa học biển: Sử dụng tài liệu như một công trình tham khảo chuẩn mực về phương pháp luận thẩm định phương pháp phân tích vết theo tiêu chuẩn SANTE/11312/2021 và EPA 8270D.

Cán bộ quản lý tại các cơ quan hoạch định chính sách an toàn thực phẩm và bảo vệ môi trường: Tham khảo cơ sở dữ liệu thực chứng về mức độ ô nhiễm OCPs trên cá biển để xây dựng các ngưỡng giới hạn an toàn vệ sinh thực phẩm quốc gia.

Doanh nghiệp nuôi trồng, chế biến và xuất khẩu thủy hải sản: Ứng dụng quy trình sàng lọc dư lượng hóa chất cơ clo nhằm kiểm soát chất lượng nguồn nguyên liệu đầu vào, đáp ứng các rào cản kỹ thuật khắt khe khi thâm nhập thị trường EU, Hoa Kỳ và Nhật Bản.

Câu hỏi thường gặp

Phương pháp QuEChERS cải tiến kết hợp EMR-Lipid có ưu điểm gì vượt trội so với phương pháp chiết Soxhlet cổ điển?

Phương pháp QuEChERS cải tiến chỉ sử dụng 10 mL Acetonitrile chứa 1% Acid Acetic và hoàn thành chiết trong 45 phút, giúp tiết kiệm hơn 90% lượng dung môi hữu cơ so với mức 300 mL trong 16 giờ của Soxhlet. Đồng thời, kỹ thuật này hạn chế tối đa nguy cơ phân hủy nhiệt các hợp chất kém bền và đạt hiệu suất thu hồi cao từ 70% đến 110%.

Tại sao quy trình làm giàu mẫu bằng khí N2 cần duy trì ở nhiệt độ 1°C thay vì 40°C?

Thực nghiệm chứng minh ở nhiệt độ 40°C, các hợp chất nhạy cảm với nhiệt độ như 4,4'-DDT và Aldrin bị phân hủy và thất thoát nghiêm trọng, khiến độ thu hồi giảm xuống dưới 50%. Khi đưa nhiệt độ về 1°C, dù thời gian bay hơi kéo dài 35 phút nhưng độ thu hồi của tất cả 18 chất OCPs đều đạt trên 85%, đảm bảo tính chính xác của phép đo.

Đầu dò GC-MS/MS vận hành ở chế độ SRM mang lại lợi thế gì so với đầu dò UV hay ECD trong phân tích OCPs?

Chế độ SRM trên GC-MS/MS cho phép chọn lọc đồng thời hai cặp ion phân mảnh đặc trưng cho từng hợp chất, giúp loại bỏ triệt để tín hiệu nhiễu từ nền mẫu cá giàu protein và chất béo. Phương pháp đạt độ tuyến tính cao với R² từ 0,9991 đến 1,0000 trong khoảng 1 đến 200 ng/mL, ngăn ngừa hoàn toàn hiện tượng dương tính giả mà detector UV hay ECD thường gặp.

Hiệu ứng nền ma trận ảnh hưởng như thế nào đến kết quả định lượng OCPs trong cá biển?

Khảo sát cho thấy nền mẫu cá gây sai số dương từ +2% đến +18% trên 13/18 chất do các este béo tạo ra các mảnh ion trùng lặp. Nghiên cứu đã khắc phục triệt để sai số này bằng cách kết hợp vật liệu lọc hấp phụ EMR-Lipid chuyên dụng và sử dụng nội chuẩn đồng vị p,p'-DDT-d8 ở nồng độ 50 ng/mL để bù trừ biến động tín hiệu.

Luận văn đóng góp gì cho hoạt động xuất khẩu thủy sản của Việt Nam ra thị trường quốc tế?

Phương pháp phân tích được thẩm định chặt chẽ theo hướng dẫn quốc tế SANTE/11312/2021, giúp các doanh nghiệp xuất khẩu thủy sản kiểm soát chính xác dư lượng 18 hợp chất OCPs ở hàm lượng vết ng/g. Điều này hỗ trợ sản phẩm thủy sản Việt Nam vượt qua các đợt kiểm dịch khắt khe tại các thị trường khó tính như EU và Hoa Kỳ.

Kết luận

• Xây dựng thành công quy trình phân tích đồng thời 18 hợp chất hóa chất bảo vệ thực vật cơ clo (OCPs) trong mô cơ cá biển bằng GC-MS/MS kết hợp QuEChERS và EMR-Lipid.
• Tối ưu hóa điều kiện sắc ký với tốc độ khí Heli 1,0 mL/phút, thể tích tiêm 1 µL và nhiệt độ cô thổi N2 ở 1°C, giúp duy trì hiệu suất thu hồi trên 85% cho toàn bộ 18 hợp chất.
• Thiết lập đường chuẩn định lượng xuất sắc trong khoảng nồng độ 1 đến 200 ng/mL với hệ số tương quan R² đạt từ 0,9991 đến 1,0000 và độ lệch chuẩn RSD dưới 20%.
• Loại bỏ hiệu quả ảnh hưởng của hiệu ứng nền ma trận giàu chất béo trên cá biển thông qua vật liệu hấp phụ chọn lọc Captiva EMR-Lipid và nội chuẩn p,p'-DDT-d8.
• Cung cấp giải pháp phân tích mẫu nhanh gọn, tiết kiệm hóa chất và đạt độ tin cậy cao, sẵn sàng chuyển giao cho các phòng kiểm nghiệm thực phẩm trên toàn quốc.

Định hướng tiếp theo trong giai đoạn 2024–2026 là mở rộng quy mô nghiên cứu trên các đối tượng thủy hải sản khác như tôm, cua, nhuyễn thể hai mảnh vỏ và tích hợp phân tích đồng thời nhóm chất PCB và PBDE. Các cơ quan quản lý và doanh nghiệp thủy sản hãy chủ động áp dụng quy trình kiểm nghiệm tiên tiến này nhằm nâng cao tiêu chuẩn an toàn thực phẩm và bảo vệ sức khỏe cộng đồng.

Trích đoạn nội dung tài liệu

MỞ ĐẦU Hóa chất bảo vệ thực vật (HCBVTV) đã là cụm từ không hề xa lạ trong giới khoa học và xã hội hiện tại đặc biệt là lĩnh vực nông nghiệp. Từ thời Hy Lạp, con người đã biết sử dụng chất vô cơ để diệt các loài côn trùng gây hại và đến những năm cuối thế kỉ 19 HCBVTV bắt đầu phát triển, nhằm phục vụ cho việc nâng cao năng suất và bảo quản nông sản. Tuy nhiên, thời gian qua đã có rất nhiều nghiên cứu cho thấy bên cạnh việc bảo vệ cây trồng, HCBVTV còn gây ra nhiều hệ lụy kèm theo như làm ô nhiễm môi trường và gây ảnh hưởng đến sức khỏe con người. Việt Nam là một quốc gia được biết đến với đường bờ biển dài 3420 km và có rất nhiều tỉnh thành giáp với biển.

Vì vậy cá là thực phẩm quen thuộc trong đời sống của người dân và cung cấp rất nhiều dinh dưỡng có lợi cho con người. Bên cạnh đó, do nông nghiệp là ngành nghề chính của Việt Nam, nên việc lạm dụng HCBVTV ngày càng gia tăng dẫn đến nguy cơ phát thải ra môi trường. Qua sự tích lũy sinh học trong đất, nước thì dư lượng HCBVTV được tìm thấy trong cá ngày càng tăng cao. Do đó, việc nghiên cứu, đánh giá hàm lượng hóa chất bảo vệ thực vật tích lũy trong cá ở Việt Nam là vô cùng cấp thiết.

Do hàm lượng HCBVTV trong cá tồn tại ở hàm lượng vết đòi hỏi cần phải sử dụng những phương pháp phân tích cho phép xác định đồng thời nhiều chất, giới hạn phát hiện thấp, có độ nhạy và độ chính xác rất cao. Phương pháp sắc ký khí là phương pháp phù hợp với yêu cầu này, đặc biệt khi kết hợp với đầu dò khối phổ có thể cung cấp thêm thông tin quan trọng khác như việc định danh các chất một cách chính xác thông qua việc chọn mảnh ion phù hợp có thể giúp xác nhận lại hợp chất cần xác định đồng thời cho phép định lượng được chúng. Với các lý do nêu trên, tôi lựa chọn đề tài cho khóa luận tốt nghiệp này là “Nghiên cứu xác định hàm lượng hóa chất bảo vệ thực vật cơ clo trong cá bằng phương pháp sắc ký khí ghép nối hai lần khối phổ GC-MS/MS”.ms Luan van (Luan.ms 2 CHƢƠNG 1. ĐỊNH NGHĨA HÓA CHẤT BẢO VỆ THỰC VẬT 1.

Hóa chất bảo vệ thực vật (HCBVTV) là những hợp chất được sử dụng để tiêu diệt, xua đuổi hoặc kiểm soát một số thực vật, động vật bị coi là gây hại cho cây trồng. HCBVTV rất đa dạng về chủng loại bao gồm hóa chất diệt cỏ để tiêu diệt cỏ dại và các loại thực vật không mong muốn khác. Hóa chất diệt côn trùng để kiểm soát nhiều loại côn trùng. Hóa chất diệt nấm được sử dụng để ngăn chặn sự phát triển của nấm mốc, chất khử trùng để ngăn chặn sự lây lan của vi khuẩn và một số hợp chất được sử dụng để kiểm soát chuột.

Có rất nhiều loại HCBVTV nhưng chúng thường được phân loại theo từng loại dưới đây:  Nhóm Cơ Photpho[2] Những hợp chất này ảnh hưởng đến hệ thần kinh bằng cách phá vỡ enzym điều chỉnh acetylcholine, một chất dẫn truyền thần kinh. Hầu hết các organophosphat là chất diệt côn trùng. Một số rất độc (chúng được sử dụng trong Thế chiến II như chất độc thần kinh). Tuy nhiên, chúng thường không bền trong môi trường.

Ví dụ bao gồm malathion, chlorpyrifos và phosmet.  Nhóm Carbamate[2] Những hợp chất nhóm này ảnh hưởng đến hệ thần kinh bằng cách phá vỡ enzyme điều chỉnh acetylcholine, một chất dẫn truyền thần kinh. Các tác động của enzym thường có thể đảo ngược. Ví dụ bao gồm carbonfuran và oxamyl.

Tuy nhiên, nhiều nước nhiệt đới vẫn sử dụng DDT để kiểm soát bệnh sốt rét. Một số ví dụ về hợp chất hóa chất bảo vệ thực vật cơ clo khác là aldrin và dieldrin.  Nhóm Pyrethroid[2] Hợp chất nhóm Pyrethroid được hình thành giống như các hợp chất được tổng hợp của nhóm chất tự nhiên pyrethrin, được tìm thấy trong hoa cúc. Ví dụ như cypermethrin và deltamethrin.ms Luan van (Luan.ms 3 Nhóm Triazines[2]  Các hợp chất diệt cỏ triazin hoạt động bằng cách ức chế sự vận chuyển điện tử của quá trình quang hợp.

Một số cây trồng có khả năng chống lại triazin, ví dụ như rễ ngô có chứa một loại enzym khiến chúng không hoạt động. Điều này làm cho chúng trở nên hữu ích như những loại cỏ có chọn lọc. Tuy nhiên, nhiều loại cỏ dại hiện đã phát triển tính kháng triazin. Ví dụ bao gồm atrazine, propazine, simazine, prometone và prometryne.

 Nhóm Triazoles[2] Triazoles ức chế sinh tổng hợp sterol, một thành phần quan trọng đối với tính toàn vẹn của màng tế bào nấm, dẫn đến nấm phát triển bất thường và cuối cùng là chết. Vì địa điểm hoạt động của họ rất cụ thể, nên có những lo ngại về sự kháng cự. Những người áp dụng triazol được khuyên nên luân phiên các họ hóa chất diệt nấm trong các chương trình quản lý bệnh của họ, chứ không chỉ đơn giản là luân phiên sang một thành viên khác của họ triazole. Ví dụ bao gồm epoxiconazole, cyproconazole và flusilazole.

 Nhóm Neonicotinoids[2] Neonicotinoids là một loại nhóm hoạt động thần kinh tương tự như nicotine về mặt hóa học. Vào ngày 24 tháng 5 năm 2013, Ủy ban Châu Âu đã áp đặt một số hạn chế sử dụng đối với nhóm neonicotinoid, được nghi ngờ là một yếu tố góp phần gây ra rối loạn sụp đổ đàn ong. Ví dụ như acetamiprid, clothianidin, nitenpyram, thiacloprid và imidacloprid. Tác hại của hoá chất bảo vệ thực vật - Tác động của HCBVTV đến môi trường: [1] HCBVTV tác động đến môi trường là do những tính chất chủ yếu sau: dễ bay hơi, dễ hòa tan trong nước và dung môi, bền với quá trình biến đổi sinh học.

+ Tác động đến môi trường đất : Nhiều HCBVTV có thể tồn lưu lâu dài trong đất. Ví dụ : DDT và các chất clo hữu cơ sau khi đi vào môi trường sẽ tồn tại ở các dạng hợp chất liên kết trong môi trường, mà những chất mới thường có độc tính hơn hẳn, xâm nhập vào cây trồng và tích lũy ở quả, hạt, củ sau đó di truyền theo thực phẩm đi vào gây hại cho người, động vật như ung thư, quái thai, đột biến gen… + Tác động đến môi trường nước : HCBVTV có thể đi vào nước do các hoạt động canh tác nông nghiệp như phun HCBVTV để tiêu diệt một số loài (Luan.ms Luan van (Luan.ms 4 sâu bọ làm hại đến mùa màng. Sau đó thiết bị được sử dụng để phun HCBVTV và bao bì chứa HCBVTV không được xử lý đúng cách dẫn đến đổ vào sông, ao, hồ. Đây là nguyên nhân chủ yếu dẫn đến sự tồn dư của HCBVTV trong nước.

+ Tác động đến môi trường không khí : Ô nhiễm không khí do hóa chất BVTV chủ yếu do phun hóa chất. Ngay trong quá trình phun hóa chất, các hạt nhỏ bay hơi tạo thành những hạt mù lỏng có thể bay rất xa theo gió. Thông thường HCBVTV thường dễ bay hơi, gây ô nhiễm và rất nguy hiểm nếu hít phải HCBVTV trong không khí. - Tác động của HCBVTV đến sức khỏe con người [1]: Hầu hết HCBVTV đều độc với con người và động vật ở các mức độ khác nhau.

Theo đặc tính HCBVTV được chia làm hai loại: chất độc cấp tính và chất độc mãn tính. + Chất độc cấp tính: Mức độ gây độc phụ thuộc vào lượng hóa chất xâm nhập vào cơ thể. Ở dưới liều gây chết, chúng không đủ khả năng gây tử vong, dần dần bị phân giải và bài tiết ra ngoài. Loại này bao gồm các hợp chất pyrethroid, những hợp chất cơ photpho, carbamat, hóa chất có nguồn gốc sinh vật.

+ Chất độc mãn tính: Có khả năng tích luỹ lâu dài trong cơ thể vì chúng rất bền, khó bị phân giải và bài tiết ra ngoài. Hóa chất loại này gồm nhiều hợp chất chứa clo hữu cơ, chứa Thạch tín (Asen), Chì, Thuỷ ngân, đây là những loại rất nguy hiểm cho sức khoẻ. HCBVTV có thể thâm nhập vào cơ thể con người và động vật qua nhiều con đường khác nhau, thông thường qua 03 đường chính: hô hấp, tiêu hoá và tiếp xúc trực tiếp. Khi tiếp xúc với HCBVTV, con người có thể bị nhiễm độc cấp tính hoặc mãn tính, tùy thuộc vào phạm vi ảnh hưởng của hóa chất.

+ Nhiễm độc cấp tính: Là nhiễm độc tức thời khi một lượng đủ lớn HCBVTV thâm nhập vào cơ thể. Biểu hiện bệnh lý của nhiễm độc cấp tính: mệt mỏi, ngứa da, đau đầu, lợm giọng, buồn nôn, hoa mắt chóng mặt, khô họng, mất ngủ, tăng tiết nước bọt, yếu cơ, chảy nước mắt, sảy thai, nếu nặng có thể gây tử vong. + Nhiễm độc mãn tính: Là nhiễm độc gây ra do tích luỹ dần dần trong cơ thể. Sau một thời gian dài, một lượng chất độc lớn tích tụ trong cơ thể sẽ (Luan.ms Luan van (Luan.ms 5 gây ra các triệu chứng lâm sàng.

Biểu hiện bệnh lý của nhiễm độc mãn tính: kích thích các tế bào ung thư phát triển, gây đẻ quái thai, dị dạng, suy giảm trí nhớ và khả năng tập trung, suy nhược nghiêm trọng, ảnh hưởng đến hệ thần kinh, gây tổn hại cho gan, thận và não. GIỚI THIỆU CHUNG VỀ HÓA CHẤT BẢO VỆ THỰC VẬT CƠ CLO 1. Định nghĩa hóa chất bảo vệ thực vật cơ clo - Hóa chất bảo vệ thực vật cơ clo (OCPs) là một loại HCBVTV được tổng hợp từng được sử dụng rộng rãi trên thế giới. Chúng được biết là có độc tính cao, phân hủy chậm và dễ tích tụ trong môi trường.

Có rất nhiều hợp chất OCPs khác nhau, điển hình là : DDT, Eldrin và Lindane. - OCPs là những hợp chất ít tan trong nước, nhưng tan nhiều trong các dung môi hữu cơ. Rất bền trong môi trường và có tính tồn dư lâu dài. - Có tính hóa học bền vững, tồn tại lâu trong môi trường sống, gây ô nhiềm môi trường.

Một số hợp chất còn có khả năng tích lũy trong cơ thể sinh vật, gây hiện tượng trúng độc mãn tính hoặc tích lũy sinh học (khuếch đại sinh học) trong chuỗi thức ăn tự nhiên. Một số loại hóa chất bảo vệ thực vật cơ clo [4] Trong nghiên cứu này 18 hợp chất OCPs được tiến hành nghiên cứu, các tính chất hóa lý của 18 hợp chất OCPs được trình bày trong Bảng 1.ms Luan van (Luan.1: Tính chất hóa lý của một số OCPs Khối Tính chất vật lý lƣợng Tên hóa LC50 ADI MRL STT Công thức cấu tạo phân chất Độ tan (mg/kg) (µg/kg) (µg/kg) tử logKow P(mmHg) (µg/L) (g/mol) 1 α-BHC 290,8 5,7 4,5×10-5 5,0 >100,0 0,6 - 2 β-BHC 290,8 5,7 3,6×10-7 5,0 >100,0 0,6 - 3 γ-BHC 290,8 5,7 4,2×10-5 5,0 >100,0 0,6 - Luan van (Luan.