Luận văn thạc sĩ hus nghiên cứu sàng lọc các thuốc bảo vệ thực vật trong mẫu nước tưới và mẫu rau trên thiết bị sắc kí lỏng khối phổ phân giải cao lc hrms

Luận văn thạc sĩ nghiên cứu sàng lọc thuốc bảo vệ thực vật trong nước tưới và rau bằng sắc ký lỏng khối phổ phân giải cao LC-HRMS.

• Tác giả: Lê Minh Thùy
• Người hướng dẫn: TS. Trần Mạnh Trí
• Trường học: Trường Đại học Khoa học Tự nhiên
• Chuyên ngành: Hóa Hữu Cơ
• Đề tài: Nghiên cứu sàng lọc các thuốc bảo vệ thực vật trong mẫu nước tưới và mẫu rau trên thiết bị sắc kí lỏng khối phổ phân giải cao (LC/HRMS)
• Loại tài liệu: Luận văn thạc sĩ khoa học
• Năm xuất bản: 2019
• Địa điểm: Hà Nội

Mục lục chi tiết

• LỜI CẢM ƠN
• 1. CHƯƠNG I: TỔNG QUAN VỀ HÓA CHẤT BẢO VỆ THỰC VẬT
• 1.1. Giới thiệu chung về hóa chất bảo vệ thực vật
• 1.2. Các dạng hóa chất bảo vệ thực vật được sản xuất trên thị trường
• 1.3. Phân loại hóa chất bảo vệ thực vật
• 1.3.1. Nhóm cơ clo (Clo hữu cơ)
• 1.3.2. Nhóm cơ phốt pho (Lân hữu cơ)
• 1.3.3. Nhóm cơ nito
• 1.3.4. Nhóm pyrethroid (họ cúc tổng hợp)
• 1.4. Ảnh hưởng của hóa chất bảo vệ thực vật
• 1.4.1. Ảnh hưởng đến môi trường
• 1.4.2. Ảnh hưởng tới con người và động vật
• 1.5. Thực trạng và tình hình kiểm soát thuốc BVTV ở Việt Nam
• 1.6. Tổng quan về phương pháp phân tích dư lượng thuốc BVTV trong mẫu rau và mẫu nước
• 1.6.1. Phương pháp phân tích sắc ký
• 1.6.2. Phương pháp xử lý mẫu trong phân tích hóa chất BVTV
• 2. CHƯƠNG II: THỰC NGHIỆM
• 2.1. Thiết bị, dụng cụ, hóa chất, chất chuẩn
• 2.2. Chất chuẩn và chuẩn bị dung dịch chuẩn
• 2.3. Đối tượng phân tích
• 2.4. Thu thập và bảo quản mẫu. Phương pháp nghiên cứu
• 2.5. Phương pháp phân tích đồng thời đa nhóm dư lượng hóa chất BVTV trên thiết bị LC-HRMS
• 2.6. Nghiên cứu quy trình xử lý mẫu
• 2.7. Phân tích mẫu thực
• 2.8. Phân tích trên thiết bị UPLC-Orbitrap MS
• 2.8.1. Chương trình sắc ký. Điều kiện phân tích khối phổ Orbitrap MS
• 2.8.2. Ảnh hưởng của nền mẫu trong phân tích LC-Orbitrap MS đối với mẫu rau
• 2.8.3. Độ chính xác khối và cơ chế phân mảnh
• 2.9. Đánh giá độ ổn định của tín hiệu phân tích và kiểm soát chất lượng. Xử lý số liệu
• 2.9.1. Phân tích mẫu thực
• 3. CHƯƠNG III: KẾT QUẢ VÀ THẢO LUẬN
• 3.1. Tối ưu hóa điều kiện sắc ký
• 3.2. Tối ưu hóa điều kiện khối phổ Orbitrap và Độ chính xác khối
• 3.3. Xác nhận giá trị sử dụng của phương pháp phân tích
• 3.4. Độ ổn định của tín hiệu phân tích
• 3.5. Khoảng tuyến tính
• 3.6. Giới hạn phát hiện và giới hạn định lượng của phương pháp
• 3.7. Hiệu suất của quá trình chiết
• 3.8. Kết quả phân tích mẫu thực
• TÀI LIỆU THAM KHẢO
• CÁC CÔNG TRÌNH CÔNG BỐ LIÊN QUAN ĐẾN ĐỀ TÀI LUẬN VĂN

Tóm tắt

I. Tổng quan về nghiên cứu sàng lọc thuốc bảo vệ thực vật trong nước tưới và rau

Nghiên cứu sàng lọc thuốc bảo vệ thực vật (BVTV) trong nước tưới và rau là một vấn đề cấp thiết trong bối cảnh an toàn thực phẩm hiện nay. Việc sử dụng thuốc BVTV ngày càng gia tăng, dẫn đến nguy cơ ô nhiễm môi trường và ảnh hưởng đến sức khỏe con người. Phương pháp sắc ký lỏng khối phổ phân giải cao (LC/HRMS) đã được áp dụng để phát hiện và định lượng dư lượng thuốc BVTV trong các mẫu nước và rau. Nghiên cứu này không chỉ giúp bảo vệ sức khỏe người tiêu dùng mà còn góp phần vào việc quản lý và kiểm soát chất lượng thực phẩm.

1.1. Tầm quan trọng của việc sàng lọc thuốc bảo vệ thực vật

Sàng lọc thuốc BVTV giúp phát hiện các chất độc hại có trong thực phẩm, từ đó bảo vệ sức khỏe người tiêu dùng. Việc này cũng giúp nâng cao nhận thức về an toàn thực phẩm trong cộng đồng.

1.2. Các phương pháp phân tích hiện nay

Hiện nay, có nhiều phương pháp phân tích dư lượng thuốc BVTV, trong đó LC/HRMS được đánh giá cao về độ nhạy và độ chính xác. Phương pháp này cho phép phân tích đồng thời nhiều nhóm thuốc khác nhau.

II. Vấn đề ô nhiễm thuốc bảo vệ thực vật trong nông nghiệp

Ô nhiễm thuốc BVTV trong nông nghiệp đang trở thành một thách thức lớn. Việc lạm dụng thuốc BVTV không chỉ gây hại cho môi trường mà còn ảnh hưởng đến sức khỏe con người. Nhiều nghiên cứu đã chỉ ra rằng dư lượng thuốc BVTV có thể tồn tại trong thực phẩm, gây ra các bệnh lý nghiêm trọng. Do đó, việc kiểm soát và quản lý sử dụng thuốc BVTV là rất cần thiết.

2.1. Nguyên nhân gây ô nhiễm thuốc bảo vệ thực vật

Nguyên nhân chính dẫn đến ô nhiễm thuốc BVTV bao gồm việc sử dụng không đúng cách, thiếu kiểm soát trong sản xuất và phân phối. Ngoài ra, việc thiếu kiến thức về an toàn thực phẩm cũng góp phần làm gia tăng tình trạng này.

2.2. Hệ quả của ô nhiễm thuốc bảo vệ thực vật

Ô nhiễm thuốc BVTV có thể dẫn đến các vấn đề sức khỏe nghiêm trọng như ung thư, rối loạn nội tiết và các bệnh lý khác. Nó cũng ảnh hưởng đến hệ sinh thái và sự phát triển bền vững của nông nghiệp.

III. Phương pháp sàng lọc thuốc bảo vệ thực vật bằng LC HRMS

Phương pháp LC/HRMS là một trong những công nghệ tiên tiến nhất hiện nay trong việc phân tích dư lượng thuốc BVTV. Phương pháp này cho phép phát hiện và định lượng nhiều loại thuốc khác nhau trong một lần phân tích, giúp tiết kiệm thời gian và chi phí. Quy trình thực hiện bao gồm các bước chuẩn bị mẫu, phân tích và xử lý dữ liệu.

3.1. Quy trình chuẩn bị mẫu

Quy trình chuẩn bị mẫu bao gồm thu thập, bảo quản và xử lý mẫu nước và rau. Việc chuẩn bị mẫu đúng cách là rất quan trọng để đảm bảo độ chính xác của kết quả phân tích.

3.2. Phân tích trên thiết bị LC HRMS

Thiết bị LC/HRMS cho phép phân tích đồng thời nhiều nhóm thuốc BVTV với độ nhạy cao. Các thông số phân tích như thời gian lưu, độ chính xác khối và hiệu suất thu hồi được tối ưu hóa để đạt được kết quả tốt nhất.

IV. Kết quả nghiên cứu và ứng dụng thực tiễn

Kết quả nghiên cứu cho thấy phương pháp LC/HRMS có khả năng phát hiện nhiều loại thuốc BVTV trong mẫu nước và rau với độ chính xác cao. Các mẫu phân tích cho thấy một số dư lượng thuốc BVTV vượt quá giới hạn cho phép, điều này cho thấy sự cần thiết phải kiểm soát chặt chẽ hơn trong việc sử dụng thuốc BVTV.

4.1. Kết quả phân tích mẫu nước

Kết quả phân tích cho thấy một số mẫu nước tưới có chứa dư lượng thuốc BVTV vượt mức cho phép. Điều này cảnh báo về nguy cơ ô nhiễm nguồn nước và ảnh hưởng đến sức khỏe cộng đồng.

4.2. Kết quả phân tích mẫu rau

Mẫu rau cũng cho thấy sự hiện diện của dư lượng thuốc BVTV. Việc này cần được chú ý để đảm bảo an toàn thực phẩm cho người tiêu dùng.

V. Kết luận và hướng phát triển trong tương lai

Nghiên cứu sàng lọc thuốc BVTV trong nước tưới và rau bằng LC/HRMS đã chỉ ra tầm quan trọng của việc kiểm soát dư lượng thuốc BVTV. Trong tương lai, cần tiếp tục nghiên cứu và phát triển các phương pháp phân tích mới, đồng thời nâng cao nhận thức của người dân về an toàn thực phẩm.

5.1. Đề xuất giải pháp quản lý thuốc bảo vệ thực vật

Cần có các chính sách quản lý chặt chẽ hơn về việc sử dụng thuốc BVTV, bao gồm việc giáo dục nông dân về an toàn thực phẩm và các phương pháp canh tác bền vững.

5.2. Hướng nghiên cứu trong tương lai

Nghiên cứu cần tiếp tục phát triển các công nghệ mới trong phân tích dư lượng thuốc BVTV, đồng thời mở rộng nghiên cứu sang các loại thực phẩm khác để đảm bảo an toàn thực phẩm toàn diện.

Nội dung chính

Tổng quan nghiên cứu

Thống kê từ Tổ chức Nông nghiệp và Lương thực Liên hợp quốc (FAO) cho thấy mỗi năm thế giới tiêu thụ khoảng 2,5 triệu tấn hóa chất bảo vệ thực vật. Tại Việt Nam, ước tính hàng năm nhập khẩu và kinh doanh khoảng 100.000 tấn, trong đó khoảng 30.000 tấn trực tiếp sử dụng trên đồng ruộng. Theo số liệu của Cục Y tế Dự phòng, trung bình mỗi năm ghi nhận hơn 5.000 ca cấp cứu do ngộ độc hóa chất bảo vệ thực vật với trên 300 trường hợp tử vong. Việc lạm dụng và sử dụng sai quy trình kỹ thuật các hợp chất trừ sâu, trừ bệnh đã dẫn đến tình trạng ô nhiễm nghiêm trọng nguồn nước mặt và tồn dư độc chất trên nông sản tươi sống. Thách thức lớn nhất hiện nay là phần lớn các quy trình kiểm nghiệm truyền thống chỉ phân tích đơn lẻ từng nhóm hóa chất, chưa đáp ứng được yêu cầu sàng lọc đồng thời hàng chục hoạt chất thuộc nhiều nhóm hóa lý khác nhau trên cùng một hệ thống.

Đề tài được thực hiện nhằm mục tiêu xây dựng và thẩm định quy trình phân tích sàng lọc đa nhóm đồng thời 53 hoạt chất thuốc bảo vệ thực vật thuộc 26 nhóm hóa học khác nhau trong mẫu nước tưới và rau xanh trên hệ thống sắc ký lỏng siêu hiệu năng cao ghép nối khối phổ phân giải cao (UPLC-Orbitrap HRMS). Phạm vi nghiên cứu tập trung vào 20 mẫu nước mặt tại 5 vùng chuyên canh rau lớn (Đông Anh, Gia Lâm, Thanh Trì) và 24 mẫu rau tươi thuộc 8 chủng loại phổ biến thu thập tại Hoài Đức, Hà Nội trong giai đoạn 2018 - 2019. Nghiên cứu mang ý nghĩa thực tiễn to lớn khi thiết lập giới hạn phát hiện siêu vết ở mức phần tỷ (ppb), đáp ứng các tiêu chuẩn khắt khe về dư lượng tối đa cho phép (MRL) theo Thông tư 50/2016/TT-BYT của Việt Nam và ngưỡng kiểm soát 0,01 mg/kg của Liên minh Châu Âu (EU).

Cơ sở lý thuyết và phương pháp nghiên cứu

Khung lý thuyết áp dụng

Nghiên cứu xây dựng trên nền tảng lý thuyết sắc ký pha đảo kết hợp cơ chế tương tác đa phương thức trên pha tĩnh Pentafluorophenylpropyl (PFP). Khác với pha tĩnh C18 truyền thống chỉ dựa vào tương tác kỵ nước, pha tĩnh PFP bổ sung tương tác thơm $\pi-\pi$, tương tác lưỡng cực - lưỡng cực và liên kết hydro, cho phép phân tách vượt trội các chất phân cực trung bình và phân cực mạnh. Cơ sở khối phổ phân giải cao dựa trên nguyên lý bẫy ion Orbitrap với chuyển động dao động điều hòa của ion xung quanh điện cực trung tâm, cho phép ghi nhận tín hiệu với độ phân giải lên đến 70.000 FWHM và độ chính xác khối lượng dưới 3 ppm mà không phụ thuộc vào độ trôi tín hiệu quang học.

Các khái niệm cốt lõi được lượng hóa trong nghiên cứu bao gồm: Ảnh hưởng nền mẫu (Matrix Effect - ME, %), Hiệu suất chiết tách (Extraction Recovery - RE, %), Hiệu suất toàn bộ quy trình (Overall Recovery - R, %), Độ chính xác khối (Mass Accuracy, tính theo ppm sai lệch giữa khối lượng thực nghiệm và khối lượng lý thuyết), cùng các chỉ số đo lường độ nhạy như Giới hạn phát hiện của phương pháp (MDL) và Giới hạn định lượng của phương pháp (MQL).

Phương pháp nghiên cứu

Nghiên cứu sử dụng cỡ mẫu thực nghiệm gồm 20 mẫu nước mặt tưới tiêu (500 mL/mẫu) lấy tại 5 khu vực canh tác trọng điểm (Vân Nội, Yên Mỹ, Tiên Dương, Văn Đức, Tàm Xá) và 24 mẫu rau ăn lá (3 mớ/loại gồm rau muống, rau ngót, cải ngọt, cải cúc, tía tô, kinh giới, rau mùi, xà lách) thu mua ngẫu nhiên tại chợ dân sinh Vân Canh. Phương pháp chọn mẫu ngẫu nhiên phân tầng được áp dụng nhằm phản ánh chính xác hiện trạng tồn dư hóa chất trong chuỗi canh tác và phân phối nông sản thực tế.

Quy trình chuẩn bị mẫu được tối ưu hóa riêng biệt cho từng đối tượng:

• Đối với mẫu nước mặt: Áp dụng kỹ thuật chiết pha rắn (SPE) với cột chiết OASIS HLB 6-cc (200 mg). 100 mL mẫu nước sau khi điều chỉnh về pH 3 bằng axit formic được nạp qua cột đã hoạt hóa bằng 10 mL methanol và 10 mL nước khử ion, rửa giải bằng 10 mL methanol, cô đặc dưới dòng khí $N_2$ và định mức về 1,0 mL.
• Đối với mẫu rau: Áp dụng kỹ thuật chiết QuEChERS cải tiến theo tiêu chuẩn EN 15662:2008 và TCVN 9333:2012. 10 g mẫu rau đồng nhất được chiết với 10 mL acetonitrile cùng hỗn hợp muối đệm citrate ($4\text{ g } \text{MgSO}_4$, $1\text{ g } \text{NaCl}$, $1\text{ g } \text{Na}_3\text{Citrate}$, $0,5\text{ g } \text{Na}_2\text{Citrate}$), ly tâm ở tốc độ 6.000 vòng/phút trong 15 phút và lọc qua màng PTFE 0,45 µm.

Thiết bị phân tích chính là hệ thống UPLC Ultimate 3000 ghép nối khối phổ phân giải cao Orbitrap Q-Exactive Focus. Pha động gồm kênh A (0,1% FA + 5 mM $\text{HCOONH}_4$ trong nước) và kênh B (0,1% FA + 5 mM $\text{HCOONH}_4$ trong MeOH), tốc độ dòng 0,3 mL/phút, nhiệt độ cột duy trì 40°C. Timeline nghiên cứu thực hiện từ tháng 4/2018 (thu mẫu hiện trường) đến tháng 5/2019 (hoàn thành thẩm định phương pháp và xử lý số liệu).

Kết quả nghiên cứu và thảo luận

Những phát hiện chính

Quá trình tối ưu hóa sắc ký khẳng định cột Hypersil GOLD PFP ($150 \times 2,1\text{ mm}$, 3 µm) cho khả năng tách đồng thời 53 hoạt chất vượt trội hoàn toàn so với cột Hypersil ODS và HyperClone C18, thể hiện qua các đỉnh sắc ký cân đối, không có hiện tượng kéo đuôi và độ lặp lại thời gian lưu đạt độ lệch chuẩn tương đối (RSD) dưới 1,0% qua 6 lần tiêm lặp lại.

Độ chính xác khối lượng của 53 hoạt chất trên hệ thống Orbitrap MS ở chế độ quét Full-scan (độ phân giải 70.000 FWHM) đều đạt sai số cực thấp trong khoảng $\pm 3,0\text{ ppm}$ ở cả chế độ ion hóa dương $\text{ESI}^+$ và âm $\text{ESI}^-$. Đối với 3 chất nội chuẩn đồng hành (Dichlorvos-d6, Dimethoate-d6, Malathion-d10), sai lệch thời gian lưu giữa dung môi chuẩn và nền mẫu thực tế dưới 0,05 phút.

Đường chuẩn của toàn bộ 53 hoạt chất đạt hệ số tương quan tuyến tính $R^2 > 0,995$ trong khoảng nồng độ từ 5 đến 1.000 ng/mL. Giới hạn phát hiện (MDL) dao động từ 0,025 đến 5,0 ppb và giới hạn định lượng (MQL) từ 0,08 đến 16,5 ppb. Hiệu suất thu hồi toàn quy trình (R) trên nền mẫu rau đạt từ 70% đến 115% với độ chụm RSD dưới 15%, đáp ứng đầy đủ các tiêu chí khắt khe theo hướng dẫn của FDA và SANTE/SANCO Châu Âu.

Phân tích 20 mẫu nước mặt phát hiện sự xuất hiện thường xuyên của các hoạt chất thuộc nhóm cơ photpho (trichlorfon, diazinon, dimethoate) và nhóm trừ cỏ sulfonylurea với nồng độ từ 0,05 đến 12,4 µg/L. Trong 24 mẫu rau thực tế, phát hiện dư lượng hoạt chất carbaryl, imidacloprid và difenoconazole trên một số mẫu cải cúc và xà lách, trong đó có mẫu chạm ngưỡng MRL quy định tại Thông tư 50/2016/TT-BYT.

Thảo luận kết quả

Khả năng phân tách ưu việt của cột PFP được minh chứng thông qua cấu trúc phân tử của các chất bảo vệ thực vật. Nhờ chứa các nguyên tử flo có độ âm điện lớn trên vòng thơm của pha tĩnh, cột PFP tạo ra vùng thiếu hụt điện tử, tương tác mạnh mẽ với các hoạt chất có vòng thơm giàu điện tử hoặc chứa dị tố clo, brom, photpho như chlorfluazuron, fenoxaprop-P-ethyl, indoxacarb. Trên sắc ký đồ tổng (TIC) và sắc ký đồ ion trích xuất (XIC), các pic phân tách rõ ràng mà không bị chồng lấn tín hiệu nền.

Dữ liệu khối phổ thực nghiệm được so sánh đối chiếu trực tiếp với khối lượng tính toán lý thuyết thông qua bảng tương quan sai số khối và cơ chế phân mảnh đặc trưng ở năng lượng va chạm chuẩn hóa NCE 30%. Ví dụ, hoạt chất Carbaryl với ion mẹ $[M+H]^+$ tại $m/z = 202,0862$ phân mảnh thành các ion con đặc trưng tại $m/z = 145,0648$ và $m/z = 127,0543$, hoàn toàn trùng khớp với dữ liệu thư viện MassBank và Mass Frontier 7.0.

Ảnh hưởng nền mẫu (ME) trong phân tích rau xanh dao động từ 75% đến 118%. Sự hiện diện của chất màu diệp lục (chlorophyll), lipid và axit hữu cơ gây ra hiện tượng ức chế ion hóa nhẹ đối với một số chất phân cực mạnh tách ra ở đầu sắc ký đồ (như dinotefuran, methomyl), trong khi các chất tách ở giai đoạn dung môi hữu cơ cao (như pyridalyl, spinosad) duy trì độ ổn định tín hiệu cao nhờ bước làm sạch hiệu quả với đệm citrate.

Đề xuất và khuyến nghị

• Chuẩn hóa và chuyển giao quy trình phân tích: Cục Bảo vệ Thực vật và Viện Kiểm nghiệm An toàn Vệ sinh Thực phẩm Quốc gia cần triển khai áp dụng quy trình UPLC-Orbitrap HRMS đã thẩm định vào hệ thống phòng kiểm nghiệm trọng điểm trong vòng 6 đến 12 tháng tới, hướng tới mục tiêu rút ngắn thời gian phân tích mẫu đa nhóm xuống dưới 25 phút/mẫu với chi phí dung môi giảm 40% so với phương pháp chiết lỏng - lỏng truyền thống.
• Rà soát và mở rộng danh mục kiểm soát pháp lý: Bộ Y tế phối hợp với Bộ Nông nghiệp và Phát triển Nông thôn tiến hành cập nhật Thông tư 50/2016/TT-BYT, mở rộng ngưỡng giới hạn tối đa MRL từ 72 hoạt chất hiện tại lên hơn 200 hoạt chất phổ biến trong giai đoạn 2024 - 2026, đặc biệt bổ sung các hoạt chất thế hệ mới thuộc nhóm diamide, neonicotinoid và strobilurin.
• Thiết lập mạng lưới quan trắc chất lượng nước tưới tự động: Ủy ban Nhân dân thành phố Hà Nội và các tỉnh lân cận cần đầu tư hệ thống lấy mẫu và kiểm tra định kỳ chất lượng nước tưới tiêu tại 100% các xã chuyên canh rau an toàn theo tần suất 2 tháng/lần, đảm bảo kiểm soát triệt để dư lượng thuốc bảo vệ thực vật trước khi cấp nước vào đồng ruộng.
• Tăng cường kiểm soát và đào tạo nông dân thực hành nông nghiệp tốt (VietGAP): Chi cục Trồng trọt và Bảo vệ Thực vật các địa phương cần tổ chức tối thiểu 50 lớp tập huấn hàng năm cho hơn 5.000 hộ nông dân về nguyên tắc "4 đúng" (đúng thuốc, đúng lúc, đúng nồng độ - liều lượng, đúng cách), kiên quyết loại bỏ thói quen tự ý phối trộn nhiều loại thuốc và vứt bao bì bừa bãi xuống kênh mương.

Đối tượng nên tham khảo luận văn

• Chuyên viên kiểm nghiệm và phân tích hóa học: Tài liệu cung cấp chi tiết các thông số cài đặt nguồn ion hóa ESI, chương trình gradient sắc ký, quy trình vận hành khối phổ Orbitrap Q-Exactive và phương pháp xử lý dữ liệu bằng phần mềm Xcalibur, TraceFinder 3.3.
• Cơ quan quản lý nhà nước về an toàn thực phẩm và môi trường: Cán bộ hoạch định chính sách thuộc Cục Bảo vệ Thực vật, Tổng cục Môi trường có thể sử dụng dữ liệu thực nghiệm để xây dựng các quy chuẩn kỹ thuật quốc gia (QCVN) về dư lượng hóa chất trong đất, nước và nông sản.
• Doanh nghiệp sản xuất, chế biến và xuất khẩu nông sản: Bộ phận quản lý chất lượng (QA/QC) tại các doanh nghiệp xuất khẩu có thể áp dụng quy trình chiết QuEChERS và phân tích sắc ký để kiểm soát dư lượng trước khi xuất hàng sang các thị trường khó tính như EU, Mỹ, Nhật Bản.
• Giảng viên, học viên cao học và sinh viên ngành Hóa học, Môi trường, Nông nghiệp: Luận văn là tài liệu tham khảo chuẩn mực về phương pháp nghiên cứu khoa học, kỹ thuật chuẩn bị mẫu hiện đại (SPE, QuEChERS) và lý thuyết phân tích khối phổ phân giải cao.

Câu hỏi thường gặp

Khối phổ phân giải cao (Orbitrap HRMS) có ưu điểm gì vượt trội so với khối phổ 3 tứ cực (Triple Quadrupole LC-MS/MS)? Khối phổ 3 tứ cực hoạt động ở chế độ phân giải danh định, chỉ quét được các chất đã cài đặt trước thông số MRM. Ngược lại, Orbitrap HRMS đo chính xác khối lượng với độ phân giải lên đến 70.000 FWHM và sai số dưới 3 ppm, cho phép sàng lọc đồng thời không giới hạn số lượng hợp chất mục tiêu lẫn các chất chưa biết mà không cần tối ưu hóa từng cặp ion.

Tại sao cột sắc ký Hypersil GOLD PFP lại cho hiệu quả phân tách 53 hoạt chất tốt hơn cột C18 thông thường? Cột PFP chứa nhóm chức pentafluorophenylpropyl gắn trên nền silica, cung cấp đồng thời tương tác phân tán kỵ nước, tương tác liên kết hydro, tương tác lưỡng cực và đặc biệt là tương tác $\pi-\pi$ thơm. Nhờ đó, cột PFP giữ và phân tách tốt cả các hợp chất phân cực và các chất chứa vòng thơm mang dị tố halogen mà cột C18 khó lưu giữ.

Quy trình QuEChERS sử dụng đệm citrate có vai trò gì trong xử lý mẫu rau xanh? Đệm citrate ($4\text{ g } \text{MgSO}_4$, $1\text{ g } \text{NaCl}$, $1\text{ g } \text{Na}_3\text{Citrate}$, $0,5\text{ g } \text{Na}_2\text{Citrate}$) duy trì môi trường pH ổn định trong khoảng 5,0 - 5,5. Điều này ngăn chặn sự phân hủy của các hoạt chất nhạy cảm với môi trường axit hoặc kiềm (như một số thuốc nhóm carbamate và cơ photpho), đồng thời hỗ trợ tách pha hữu cơ acetonitrile hoàn hảo khỏi nước.

Tại sao cần bổ sung các chất nội chuẩn đánh dấu đồng vị trong phân tích mẫu nước mặt? Mẫu nước mặt tự nhiên chứa nhiều tạp chất vô cơ và hữu cơ hòa tan gây biến đổi tín hiệu ion hóa (Matrix Effect). Việc thêm chất chuẩn đồng vị bền (Dichlorvos-d6, Dimethoate-d6, Malathion-d10) với nồng độ 250 ng/mL ngay từ đầu quy trình giúp hiệu chỉnh chính xác những thất thoát trong quá trình chiết SPE và bù trừ biến động độ nhạy của đầu dò khối phổ.

Làm thế nào để xác nhận chắc chắn một hoạt chất BVTV xuất hiện trong mẫu thực tế? Theo tiêu chuẩn quốc tế SANTE và FDA, việc nhận diện một hoạt chất trên LC-Orbitrap MS bắt buộc phải thỏa mãn đồng thời 3 tiêu chí: sai lệch thời gian lưu (RT) so với chất chuẩn dưới $\pm 2,5%$, độ lệch khối của ion mẹ $[M+H]^+$ hoặc $[M-H]^-$ dưới $\pm 5\text{ ppm}$, và sự xuất hiện của ít nhất 1 mảnh ion con đặc trưng đo ở chế độ ddMS2 có sai lệch khối dưới $\pm 5\text{ ppm}$.

Kết luận

• Xây dựng thành công quy trình phân tích sàng lọc đồng thời 53 hoạt chất bảo vệ thực vật thuộc 26 nhóm hóa học trên thiết bị UPLC-Orbitrap HRMS với độ phân giải 70.000 FWHM và độ chính xác khối lượng dưới 3 ppm.
• Tối ưu hóa hiệu quả quy trình xử lý mẫu bằng kỹ thuật SPE (cột OASIS HLB) cho mẫu nước mặt và QuEChERS (đệm citrate) cho mẫu rau, đạt hiệu suất thu hồi từ 70% đến 115% với giới hạn phát hiện MDL từ 0,025 đến 5,0 ppb.
• Khảo sát thực tế 20 mẫu nước mặt và 24 mẫu rau tại Hà Nội cho thấy sự hiện diện của một số hoạt chất nhóm cơ photpho, carbamate và sulfonylurea, cảnh báo nguy cơ ô nhiễm nguồn nước tưới và mất an toàn vệ sinh thực phẩm.
• Lộ trình tiếp theo cần mở rộng cơ sở dữ liệu thư viện phổ Orbitrap lên 200 - 300 hoạt chất và tự động hóa quy trình chiết trực tuyến (Online-SPE-LC-HRMS).
• Khuyến nghị các viện nghiên cứu, trường đại học và cơ quan quản lý nhà nước đẩy mạnh ứng dụng công nghệ khối phổ phân giải cao để nâng cao năng lực giám sát an toàn thực phẩm quốc gia.

Trích đoạn nội dung tài liệu

CHƯƠNG I. Tổng quan về hóa chất bảo vệ thực vật 1. Giới thiệu chung về hóa chất bảo vệ thực vật Hóa chất bảo vệ thực vật (BVTV) là thuật ngữ chung chỉ các chất hóa học tổng hợp, những chế phẩm sinh học, những chất có nguồn gốc thực vật, động vật, được điều chế để chống lại các tác nhân gây hại mùa màng từ môi trường bên ngoài như nấm, côn trùng, cỏ dại và chuột. Bên cạnh đó, nhiều loại hóa chất BVTV còn có khả năng làm tăng năng suất cây trồng và chất lượng sản phẩm nông nghiệp [20], [70].

Theo tổ chức Nông nghiệp và lương thực Liên hợp quốc (FAO), hóa chất BVTV được định nghĩa là một hỗn hợp các chất hóa học được điều chế với mục đích phòng chống, ngăn ngừa và tiêu diệt, kiểm soát các tác nhân gây hại từ tự nhiên như động, thực vật và các trung gian truyền bệnh, cùng một số các bộ phận phát triển theo xu hướng gây hại cho chính cây trồng. Ngoài ra, chúng còn là công cụ hữu ích tăng chất lượng và sức khỏe cây trồng, giảm rụng lá, chống rụng quả sớm… Hình 1. Hóa chất Bảo vệ thực vật Hiện nay, danh mục các hóa chất BVTV trên thế giới đã tăng đến hàng nghìn [34]–[54], thuộc hơn 100 nhóm khác nhau. Trong đó, các nhóm benzoylurea, carbamate, cơ phốt pho, pyrethroid, sulfonylurea, triazine được sử dụng rất rộng rãi trong nông nghiệp [45].

Ước tính, hàng năm, thế giới sử dụng khoảng 2,5 triệu tấn hóa chất BVTV phục vụ cho nông nghiệp. Nhiều nghiên cứu khoa học đã chỉ ra nguy cơ phơi nhiễm hóa chất BVTV với nồng độ cao có thể dẫn đến các căn bệnh hiểm nghèo 2 LUAN VAN CHAT LUONG download : add [e-mail] như ung thư, đột biến gen ở cơ thể người và động vật [11], [34], [48]-[50]. Do vậy, việc sử dụng các hoạt chất này đang ngày càng được kiểm soát một cách nghiêm ngặt ở nhiều quốc gia trên thế giới. Để đảm bảo an toàn thực phẩm cho người tiêu dùng và tạo điều kiện thương mại quốc tế, đến nay, tổ chức Nông nghiệp và lương thực liên hợp quốc (FAO) và tổ chức Y tế thế giới (WHO) đã thiết lập dư lượng tối đa (MRL) cho 218 hoạt chất BVTV khác nhau có mặt trong 309 mặt hàng thực phẩm.

Ở Mỹ, dư lượng các hoạt chất này trong thực phẩm cũng được theo dõi và kiểm soát bởi Cơ quan Quản lý thực phẩm và dược phẩm (FDA) (các loại trái cây, rau quả, ngũ cốc) và Bộ Nông nghiệp Hoa Kỳ (USDA) (các loại thịt, sữa, trứng và nuôi trồng thủy hải sản). Còn theo quy định của Ủy ban Châu Âu, MRL của từng thuốc BVTV trong thực phẩm đều phải dưới 0,01 mg/kg [47]–[61]. Mức độ rủi ro phơi nhiễm tối thiểu được cho là có thể chấp nhận được đối với cơ thể người (ADI, đơn vị mg/kg trọng lượng cơ thể) đã được Tổ chức Nông nghiệp và thực phẩm kết hợp với tổ chức Y tế thế giới công bố tại chương trình quốc tế về an toàn hóa chất (IPCS) (WHO 2018; http://www.int/pcs/jmpr/jmpr. Các dạng hóa chất bảo vệ thực vật được sản xuất trên thị trường Về cơ bản, thuốc BVTV được sản xuất dưới các dạng sau [12], [13]: - Thuốc sữa (viết tắt là EC hay ND): gồm các hoạt chất, dung môi, chất hóa sữa và một số chất khác.

Thuốc ở thể lỏng, trong suốt, tan trong nước thành dung dịch nhũ tương tương đối đồng đều, không lắng cặn hay phân lớp. - Thuốc bột thấm nước (viết tắt là WP, BTN): còn gọi là bột hòa nước, gồm hoạt chất, chất độn, chất thấm ướt và một số chất phụ trợ khác. Thuốc ở dạng bột mịn, phân tán trong nước thành dung dịch huyền phù, pha với nước để sử dụng.