Tổng quan nghiên cứu

Việt Nam là một trong những quốc gia xuất khẩu gạo lớn trên thế giới, đóng góp quan trọng vào nền kinh tế quốc dân. Tuy nhiên, việc sử dụng thuốc bảo vệ thực vật (BVTV) trong sản xuất nông nghiệp, đặc biệt là nhóm thuốc nereistoxin, đang đặt ra nhiều thách thức về an toàn thực phẩm và môi trường. Thuốc BVTV nhóm nereistoxin gồm các hoạt chất như nereistoxin, cartap, thiocyclam và thiosultap, được sử dụng phổ biến để phòng trừ sâu hại trên cây lúa và hồ tiêu. Theo báo cáo của ngành, việc tồn dư các hoạt chất này trong nông sản có thể vượt quá giới hạn cho phép, gây ảnh hưởng đến sức khỏe người tiêu dùng và uy tín xuất khẩu.

Mục tiêu nghiên cứu là xây dựng phương pháp sắc ký lỏng ghép khối phổ (LC-MS/MS) để định lượng định lượng chính xác các hoạt chất nhóm nereistoxin trên nền mẫu gạo và hồ tiêu, đồng thời khảo sát các thông số kỹ thuật như độ chọn lọc, giới hạn phát hiện (LOD), giới hạn định lượng (LOQ), độ chính xác và độ thu hồi. Nghiên cứu được thực hiện trong khoảng thời gian từ tháng 9 đến tháng 12 năm 2021 tại Thành phố Hồ Chí Minh, nhằm phục vụ cho chương trình giám sát an toàn thực phẩm và kiểm soát chất lượng sản phẩm xuất khẩu.

Ý nghĩa của nghiên cứu thể hiện qua việc cung cấp công cụ phân tích hiện đại, chính xác, giúp phát hiện tồn dư thuốc BVTV nhóm nereistoxin với giới hạn phát hiện thấp (LOD từ 0,003 mg/kg), đảm bảo an toàn thực phẩm, nâng cao chất lượng sản phẩm nông nghiệp và đáp ứng các tiêu chuẩn xuất khẩu quốc tế.

Cơ sở lý thuyết và phương pháp nghiên cứu

Khung lý thuyết áp dụng

Nghiên cứu dựa trên các lý thuyết và mô hình phân tích hóa học hiện đại, trong đó:

  • Phương pháp sắc ký lỏng ghép khối phổ (LC-MS/MS): Kỹ thuật phân tích dựa trên sự tách chiết các hợp chất trong mẫu bằng sắc ký lỏng, kết hợp với phát hiện và định lượng bằng khối phổ, cho phép xác định chính xác các hoạt chất với độ nhạy cao và khả năng phân biệt các chất có cấu trúc tương tự.

  • Khái niệm về giới hạn phát hiện (LOD) và giới hạn định lượng (LOQ): LOD là nồng độ thấp nhất của chất phân tích có thể phát hiện được nhưng chưa chắc định lượng chính xác, trong khi LOQ là nồng độ thấp nhất có thể định lượng với độ chính xác và độ tin cậy cao.

  • Độ thu hồi và độ chính xác: Độ thu hồi thể hiện khả năng thu hồi hoạt chất từ mẫu sau quá trình chiết tách và xử lý mẫu, trong khi độ chính xác phản ánh sự lặp lại của kết quả phân tích trong các điều kiện thử nghiệm tương tự.

  • Khái niệm về ma trận mẫu: Ma trận mẫu (gạo, hồ tiêu) có thể ảnh hưởng đến hiệu quả phân tích do các thành phần phức tạp, đòi hỏi quy trình xử lý mẫu và làm sạch phù hợp để giảm thiểu ảnh hưởng ma trận.

Phương pháp nghiên cứu

  • Nguồn dữ liệu: Mẫu gạo và hồ tiêu được thu thập từ các vùng sản xuất và xuất khẩu tại Việt Nam. Các hoạt chất nereistoxin, cartap, thiocyclam và thiosultap được chuẩn bị dưới dạng dung dịch chuẩn với nồng độ chính xác.

  • Phương pháp phân tích: Mẫu được chiết xuất bằng dung dịch axetonitril và axit formic 1% theo tỷ lệ 1:1, sử dụng siêu âm để tăng hiệu quả chiết. Sau đó, mẫu được làm sạch bằng chiết pha rắn (SPE) sử dụng cacbon đồ họa (GCB) để loại bỏ tạp chất. Phân tích được thực hiện trên hệ thống LC-MS/MS với cột EC 125/2 NUCLEODUR HILIC (3 µm, 125 x 2 mm), pha động gồm acetonitril và dung dịch amonium formate 5 mM có 0,1% axit formic.

  • Cỡ mẫu và chọn mẫu: Nghiên cứu sử dụng khoảng 10-15 mẫu gạo và hồ tiêu đại diện cho các vùng sản xuất chính. Phương pháp chọn mẫu ngẫu nhiên có chủ đích nhằm đảm bảo tính đại diện và độ tin cậy của kết quả.

  • Timeline nghiên cứu: Thực hiện từ tháng 9 đến tháng 12 năm 2021, bao gồm các bước chuẩn bị mẫu, xây dựng phương pháp, hiệu chuẩn thiết bị, phân tích mẫu và xử lý dữ liệu.

  • Kiểm định và hiệu chuẩn: Phương pháp được kiểm định về độ chọn lọc, tuyến tính, LOD, LOQ, độ thu hồi (70-120%), độ lặp lại (2-16%) và độ tái lập nội bộ (10-15%). Giới hạn phát hiện và định lượng lần lượt là 0,003 mg/kg và 0,01 mg/kg.

Kết quả nghiên cứu và thảo luận

Những phát hiện chính

  1. Hiệu quả chiết tách và làm sạch mẫu: Phương pháp chiết xuất bằng dung dịch axetonitril:axit formic (1:1) kết hợp với làm sạch bằng chiết pha rắn GCB cho độ thu hồi các hoạt chất trong khoảng 70-120%, đảm bảo hiệu quả loại bỏ tạp chất và giữ lại hoạt chất cần phân tích.

  2. Giới hạn phát hiện và định lượng: LOD đạt 0,003 mg/kg và LOQ đạt 0,01 mg/kg cho cả bốn hoạt chất, đáp ứng yêu cầu giám sát tồn dư thuốc BVTV trong thực phẩm theo tiêu chuẩn quốc tế.

  3. Độ chính xác và độ lặp lại: Độ lặp lại trong khoảng 2-16%, độ tái lập nội bộ 10-15%, cho thấy phương pháp có tính ổn định và độ tin cậy cao khi áp dụng phân tích mẫu thực tế.

  4. Tỷ lệ mở rộng không chắc chắn (expanded uncertainty): Đối với các hoạt chất nereistoxin, cartap, thiocyclam và thiosultap lần lượt là 40%, 40%, 36% và 42%, phù hợp với các tiêu chuẩn phân tích hóa học hiện đại.

Thảo luận kết quả

Kết quả nghiên cứu cho thấy phương pháp LC-MS/MS kết hợp với quy trình chiết xuất và làm sạch mẫu được tối ưu hóa có khả năng phát hiện tồn dư thuốc BVTV nhóm nereistoxin trên nền mẫu gạo và hồ tiêu với độ nhạy và độ chính xác cao. So sánh với các nghiên cứu trước đây, giới hạn phát hiện và định lượng của phương pháp này thấp hơn hoặc tương đương, đáp ứng tốt yêu cầu giám sát an toàn thực phẩm.

Việc sử dụng cột HILIC giúp cải thiện khả năng tách các hoạt chất phân cực trong nhóm nereistoxin, đồng thời giảm thiểu ảnh hưởng của ma trận mẫu phức tạp. Quy trình làm sạch bằng GCB hiệu quả trong việc loại bỏ các tạp chất hữu cơ và sắc tố, nâng cao độ chọn lọc của phương pháp.

Biểu đồ thể hiện độ thu hồi và độ lặp lại của từng hoạt chất trên nền mẫu gạo và hồ tiêu minh họa sự ổn định và hiệu quả của phương pháp. Bảng so sánh LOD, LOQ với các tiêu chuẩn quốc tế chứng minh tính phù hợp của phương pháp trong giám sát tồn dư thuốc BVTV.

Kết quả này có ý nghĩa quan trọng trong việc hỗ trợ các cơ quan quản lý thực phẩm và nông nghiệp kiểm soát chất lượng sản phẩm, bảo vệ sức khỏe người tiêu dùng và nâng cao giá trị xuất khẩu nông sản Việt Nam.

Đề xuất và khuyến nghị

  1. Áp dụng rộng rãi phương pháp LC-MS/MS trong giám sát tồn dư thuốc BVTV: Khuyến khích các phòng thí nghiệm kiểm nghiệm thực phẩm và nông sản áp dụng phương pháp đã xây dựng để nâng cao độ chính xác và độ tin cậy trong phát hiện nhóm thuốc nereistoxin, nhằm đảm bảo an toàn thực phẩm.

  2. Tăng cường đào tạo và trang bị thiết bị hiện đại: Đào tạo chuyên sâu cho cán bộ kỹ thuật về kỹ thuật LC-MS/MS và quy trình xử lý mẫu, đồng thời đầu tư trang thiết bị phân tích hiện đại tại các trung tâm kiểm nghiệm để đáp ứng nhu cầu giám sát ngày càng cao.

  3. Xây dựng chương trình giám sát định kỳ: Thiết lập các chương trình giám sát tồn dư thuốc BVTV nhóm nereistoxin trên các sản phẩm gạo và hồ tiêu xuất khẩu, với tần suất phù hợp nhằm phát hiện sớm và xử lý kịp thời các trường hợp vượt ngưỡng cho phép.

  4. Tuyên truyền nâng cao nhận thức người sản xuất: Hướng dẫn nông dân và doanh nghiệp sản xuất, chế biến nông sản về việc sử dụng thuốc BVTV đúng liều lượng, đúng thời gian cách ly, tránh sử dụng quá mức để giảm thiểu tồn dư thuốc trong sản phẩm.

Đối tượng nên tham khảo luận văn

  1. Các cơ quan quản lý nhà nước về an toàn thực phẩm và nông nghiệp: Sử dụng kết quả nghiên cứu để xây dựng chính sách, quy định và chương trình giám sát tồn dư thuốc BVTV, đảm bảo chất lượng nông sản xuất khẩu.

  2. Phòng thí nghiệm kiểm nghiệm thực phẩm và nông sản: Áp dụng phương pháp phân tích LC-MS/MS đã được hiệu chuẩn để nâng cao năng lực phân tích, đáp ứng yêu cầu kiểm soát chất lượng sản phẩm.

  3. Doanh nghiệp xuất khẩu gạo và hồ tiêu: Tham khảo để kiểm soát chất lượng sản phẩm, đảm bảo tuân thủ các tiêu chuẩn quốc tế, nâng cao uy tín và khả năng cạnh tranh trên thị trường quốc tế.

  4. Các nhà nghiên cứu và sinh viên chuyên ngành kỹ thuật hóa học, công nghệ thực phẩm: Học hỏi quy trình xây dựng và hiệu chuẩn phương pháp phân tích hiện đại, phục vụ cho các nghiên cứu tiếp theo về an toàn thực phẩm và phân tích hóa học.

Câu hỏi thường gặp

  1. Phương pháp LC-MS/MS có ưu điểm gì trong phân tích thuốc BVTV nhóm nereistoxin?
    Phương pháp LC-MS/MS cho độ nhạy cao, khả năng phân biệt các hoạt chất tương tự, giới hạn phát hiện thấp (0,003 mg/kg), phù hợp với yêu cầu giám sát an toàn thực phẩm hiện đại.

  2. Giới hạn phát hiện (LOD) và giới hạn định lượng (LOQ) của phương pháp là bao nhiêu?
    LOD là 0,003 mg/kg và LOQ là 0,01 mg/kg, đáp ứng tiêu chuẩn quốc tế về giám sát tồn dư thuốc BVTV trong thực phẩm.

  3. Phương pháp xử lý mẫu có những bước nào?
    Mẫu được chiết xuất bằng dung dịch axetonitril và axit formic 1% (1:1), làm sạch bằng chiết pha rắn sử dụng cacbon đồ họa (GCB), sau đó phân tích bằng LC-MS/MS.

  4. Độ chính xác và độ thu hồi của phương pháp như thế nào?
    Độ thu hồi đạt 70-120%, độ lặp lại 2-16%, độ tái lập nội bộ 10-15%, cho thấy phương pháp ổn định và tin cậy.

  5. Phương pháp này có thể áp dụng cho các loại mẫu nào?
    Phương pháp phù hợp để phân tích tồn dư thuốc BVTV nhóm nereistoxin trên nền mẫu gạo và hồ tiêu, có thể mở rộng cho các loại nông sản khác với quy trình xử lý mẫu thích hợp.

Kết luận

  • Đã xây dựng thành công phương pháp LC-MS/MS định lượng nhóm thuốc BVTV nereistoxin trên nền mẫu gạo và hồ tiêu với độ nhạy và độ chính xác cao.
  • Phương pháp có giới hạn phát hiện 0,003 mg/kg và giới hạn định lượng 0,01 mg/kg, phù hợp với tiêu chuẩn an toàn thực phẩm quốc tế.
  • Độ thu hồi và độ lặp lại của phương pháp đảm bảo tính ổn định và tin cậy trong phân tích thực tế.
  • Nghiên cứu góp phần nâng cao năng lực giám sát tồn dư thuốc BVTV, bảo vệ sức khỏe người tiêu dùng và nâng cao giá trị xuất khẩu nông sản Việt Nam.
  • Đề xuất áp dụng phương pháp trong các chương trình giám sát định kỳ và đào tạo kỹ thuật viên, đồng thời tăng cường tuyên truyền sử dụng thuốc BVTV hợp lý.

Hành động tiếp theo: Các cơ quan quản lý và phòng thí nghiệm nên triển khai áp dụng phương pháp này rộng rãi, đồng thời tiếp tục nghiên cứu mở rộng cho các loại mẫu nông sản khác nhằm đảm bảo an toàn thực phẩm toàn diện.