Tổng quan nghiên cứu

An toàn thực phẩm (ATTP) là vấn đề cấp thiết toàn cầu, đặc biệt tại các nước đang phát triển như Việt Nam. Theo báo cáo của ngành y tế, hàng năm có trên 5.000 trường hợp ngộ độc hóa chất bảo vệ thực vật (BVTV) phải cấp cứu, trong đó có hơn 300 trường hợp tử vong. Bifenthrin, một loại thuốc trừ sâu thuộc nhóm pyrethroid, được sử dụng phổ biến để phòng chống côn trùng trong bảo quản hải sản khô, đặc biệt là mực khô – một mặt hàng được ưa chuộng tại Việt Nam với nguồn cung đa dạng từ Bắc đến Nam. Tuy nhiên, bifenthrin thuộc nhóm C các chất gây ung thư theo phân loại của Cơ quan Bảo vệ Môi trường Hoa Kỳ (EPA) và có thể gây các bệnh tự miễn như hen suyễn, viêm khớp, làm dấy lên lo ngại về mức độ an toàn của mực khô trên thị trường.

Mục tiêu nghiên cứu là áp dụng phương pháp sắc ký khí – khối phổ (GC-MS) để xây dựng quy trình xác định và định lượng hàm lượng bifenthrin trong mẫu mực khô thu thập từ các chợ tại Quảng Ninh, Hải Phòng, Thanh Hóa và Đà Nẵng. Nghiên cứu tập trung vào việc tối ưu hóa điều kiện phân tích, xử lý mẫu và đánh giá độ nhạy, độ chính xác của phương pháp nhằm đảm bảo kết quả phân tích có độ tin cậy cao. Kết quả nghiên cứu có ý nghĩa quan trọng trong việc kiểm soát dư lượng thuốc BVTV trong thực phẩm, góp phần bảo vệ sức khỏe người tiêu dùng và nâng cao chất lượng an toàn thực phẩm tại Việt Nam.

Cơ sở lý thuyết và phương pháp nghiên cứu

Khung lý thuyết áp dụng

Luận văn dựa trên các lý thuyết và mô hình sau:

  • Thuốc bảo vệ thực vật (BVTV): Là các hợp chất hóa học hoặc sinh học dùng để phòng trừ dịch hại cây trồng, trong đó bifenthrin thuộc nhóm pyrethroid có tác dụng diệt côn trùng qua tiếp xúc và vị độc.
  • Nhóm pyrethroid: Hợp chất ưa mỡ, ít tan trong nước, tác động lên hệ thần kinh côn trùng, có độc tính thấp với động vật máu nóng nhưng rất độc với cá và ong.
  • Phương pháp sắc ký khí – khối phổ (GC-MS): Kỹ thuật phân tích hiện đại, sử dụng khí mang (heli) và cột mao quản DB-5MS để tách các thành phần, kết hợp detector khối phổ để nhận dạng và định lượng hợp chất dựa trên khối lượng ion đặc trưng.
  • Khái niệm giới hạn phát hiện (MDL) và giới hạn định lượng (MQL): Thông số đánh giá độ nhạy và khả năng định lượng của phương pháp phân tích.
  • Hiệu suất thu hồi và độ lặp lại: Các chỉ số đánh giá độ chính xác và độ tin cậy của phương pháp phân tích.

Phương pháp nghiên cứu

  • Nguồn dữ liệu: Mẫu mực khô được thu thập tại 20 điểm chợ và cửa hàng ở các tỉnh Quảng Ninh, Hải Phòng, Thanh Hóa và Đà Nẵng.
  • Phương pháp xử lý mẫu: Chiết siêu âm với dung môi acetonitrile, làm sạch dịch chiết qua cột silicagel và Na2SO4, cô quay chân không và làm giàu mẫu bằng thổi khí nitơ ở 5°C.
  • Phương pháp phân tích: Sắc ký khí ghép nối khối phổ GC 7890B/MSD 5977A với cột DB-5MS, khí mang heli tinh khiết 99,999%, chương trình nhiệt độ từ 100°C đến 280°C, chế độ chọn lọc ion (SIM).
  • Timeline nghiên cứu: Khảo sát điều kiện tối ưu phân tích và xử lý mẫu, xây dựng đường chuẩn, đánh giá phương pháp, phân tích mẫu thực trong khoảng thời gian nghiên cứu năm 2019.
  • Cỡ mẫu và chọn mẫu: 20 mẫu mực khô đại diện cho các vùng miền khác nhau, đảm bảo tính đa dạng và đại diện cho thực trạng thị trường.
  • Phân tích số liệu: Tính toán MDL, MQL, hiệu suất thu hồi, độ lặp lại, độ tái lặp và độ không đảm bảo đo theo các công thức chuẩn, sử dụng phần mềm thống kê để xử lý dữ liệu.

Kết quả nghiên cứu và thảo luận

Những phát hiện chính

  1. Độ ổn định và tối ưu điều kiện phân tích GC-MS: Thời gian lưu trung bình của bifenthrin là 13,391 phút với độ lệch chuẩn tương đối 0,073%, cho thấy độ tái lặp cao và khả năng phân tách tốt trên cột DB-5MS. Tốc độ khí mang tối ưu là 1,1 mL/phút, thể tích bơm mẫu tối ưu là 1 µL để tránh quá tải cột và giữ peak sắc ký cân đối.

  2. Đường chuẩn và độ tuyến tính: Đường chuẩn bifenthrin xây dựng trong khoảng 10 – 200 ppb có hệ số tương quan R² = 0,9995, chứng tỏ mối quan hệ tuyến tính chặt chẽ giữa diện tích peak và nồng độ phân tích.

  3. Giới hạn phát hiện và định lượng: MDL và MQL của thiết bị GC/MS lần lượt là 2,13 ppb và 7,57 ppb, phù hợp để phát hiện hàm lượng bifenthrin thấp trong mẫu thực phẩm. So sánh với thiết bị GC/MS/MS cho thấy giới hạn phát hiện tương tự nhưng chi phí phân tích cao hơn.

  4. Hiệu suất thu hồi và xử lý mẫu: Dung môi acetonitrile cho hiệu suất thu hồi cao nhất (83,12%) so với các dung môi khác. Thời gian chiết siêu âm 50 phút là tối ưu để đạt hiệu suất thu hồi ổn định. Nhiệt độ thổi bay hơi dung môi bằng khí nitơ ở 5°C giữ hiệu suất thu hồi lên đến 97,23%, giảm thiểu thất thoát chất phân tích. Hiệu suất thu hồi qua cột làm sạch silicagel đạt từ 83,56% đến 95,56% ở các nồng độ chuẩn khác nhau.

Thảo luận kết quả

Kết quả cho thấy phương pháp sắc ký khí – khối phổ kết hợp chiết siêu âm với dung môi acetonitrile là phù hợp và hiệu quả để định lượng bifenthrin trong mẫu mực khô. Độ ổn định thời gian lưu và độ tuyến tính cao giúp đảm bảo độ chính xác và độ tin cậy của kết quả phân tích. Việc lựa chọn điều kiện thổi bay hơi dung môi ở nhiệt độ thấp giúp giảm thiểu sự phân hủy và thất thoát bifenthrin, điều này phù hợp với đặc tính hóa học của hợp chất pyrethroid dễ bị phân hủy ở nhiệt độ cao.

So với các nghiên cứu trước đây về phân tích pyrethroid trong thực phẩm, phương pháp này có giới hạn phát hiện tương đương hoặc tốt hơn, đồng thời chi phí và thời gian phân tích hợp lý hơn so với kỹ thuật GC/MS/MS. Việc áp dụng cột làm sạch silicagel và Na2SO4 giúp loại bỏ tạp chất hiệu quả, nâng cao độ chính xác của phép đo.

Dữ liệu có thể được trình bày qua biểu đồ đường chuẩn, biểu đồ hiệu suất thu hồi theo dung môi và thời gian chiết, bảng so sánh MDL, MQL giữa các thiết bị phân tích, giúp minh họa rõ ràng các kết quả quan trọng.

Đề xuất và khuyến nghị

  1. Áp dụng quy trình phân tích GC-MS đã tối ưu để kiểm soát dư lượng bifenthrin trong mực khô tại các cơ sở sản xuất và kinh doanh, nhằm đảm bảo an toàn thực phẩm cho người tiêu dùng trong vòng 12 tháng tới.

  2. Tăng cường giám sát và kiểm tra định kỳ tại các chợ đầu mối và cửa hàng bán mực khô, đặc biệt ở các tỉnh ven biển như Quảng Ninh, Hải Phòng, Thanh Hóa và Đà Nẵng, nhằm phát hiện sớm và xử lý kịp thời các mẫu có dư lượng bifenthrin vượt ngưỡng cho phép.

  3. Đào tạo và nâng cao nhận thức cho người sản xuất, kinh doanh về tác hại của việc sử dụng thuốc BVTV không đúng quy định, khuyến khích áp dụng các biện pháp bảo quản an toàn, giảm thiểu sử dụng bifenthrin trong bảo quản hải sản khô.

  4. Khuyến khích nghiên cứu mở rộng áp dụng phương pháp sắc ký khí – khối phổ để phân tích các loại thuốc BVTV khác trong các sản phẩm thủy sản khô và tươi, nhằm xây dựng cơ sở dữ liệu dư lượng thuốc BVTV toàn diện phục vụ quản lý nhà nước.

Đối tượng nên tham khảo luận văn

  1. Cơ quan quản lý an toàn thực phẩm và môi trường: Sử dụng kết quả nghiên cứu để xây dựng tiêu chuẩn, quy định kiểm soát dư lượng thuốc BVTV trong thực phẩm, đặc biệt hải sản khô.

  2. Các phòng thí nghiệm phân tích thực phẩm: Áp dụng quy trình phân tích sắc ký khí – khối phổ đã được tối ưu để nâng cao độ chính xác và hiệu quả trong việc phát hiện dư lượng bifenthrin.

  3. Doanh nghiệp sản xuất và kinh doanh hải sản khô: Tham khảo để cải tiến quy trình bảo quản, giảm thiểu sử dụng thuốc BVTV độc hại, đảm bảo sản phẩm an toàn và nâng cao uy tín trên thị trường.

  4. Các nhà nghiên cứu và sinh viên chuyên ngành hóa phân tích, an toàn thực phẩm: Là tài liệu tham khảo quý giá về phương pháp phân tích dư lượng thuốc BVTV trong thực phẩm, đồng thời cung cấp cơ sở lý thuyết và thực nghiệm để phát triển nghiên cứu tiếp theo.

Câu hỏi thường gặp

  1. Phương pháp sắc ký khí – khối phổ có ưu điểm gì trong phân tích bifenthrin?
    Phương pháp này có độ nhạy cao, khả năng phân tách và nhận dạng chính xác nhờ detector khối phổ, giúp phát hiện bifenthrin ở nồng độ rất thấp (MDL khoảng 2,13 ppb). Ví dụ, trong nghiên cứu, phương pháp cho kết quả tuyến tính với R² = 0,9995.

  2. Tại sao chọn dung môi acetonitrile cho chiết siêu âm?
    Acetonitrile là dung môi phân cực, hòa tan tốt bifenthrin, cho hiệu suất thu hồi cao nhất (83,12%) so với các dung môi khác như hexane hay toluene. Ngoài ra, acetonitrile có nhiệt độ bay hơi phù hợp, giảm thất thoát chất phân tích.

  3. Làm thế nào để giảm thất thoát bifenthrin trong quá trình làm giàu mẫu?
    Sử dụng thổi bay hơi dung môi bằng khí nitơ ở nhiệt độ thấp 5°C giúp giữ hiệu suất thu hồi lên đến 97,23%, hạn chế phân hủy và bay hơi quá mức của bifenthrin.

  4. Giới hạn phát hiện và định lượng của phương pháp có đáp ứng yêu cầu kiểm soát thực phẩm không?
    Với MDL 2,13 ppb và MQL 7,57 ppb, phương pháp đủ nhạy để phát hiện dư lượng bifenthrin dưới mức giới hạn tối đa cho phép (MRL) theo quy định của Bộ Y tế (0,02 mg/kg).

  5. Phương pháp này có thể áp dụng cho các loại thực phẩm khác không?
    Có thể, với điều chỉnh phù hợp về quy trình xử lý mẫu và điều kiện phân tích, phương pháp sắc ký khí – khối phổ có thể được áp dụng để phân tích dư lượng thuốc BVTV trong nhiều loại thực phẩm khác như rau củ, thịt, sữa.

Kết luận

  • Phương pháp sắc ký khí – khối phổ (GC-MS) được tối ưu thành công để định lượng bifenthrin trong mẫu mực khô với độ nhạy cao, độ chính xác và độ lặp lại tốt.
  • Dung môi acetonitrile và thời gian chiết siêu âm 50 phút là điều kiện tối ưu cho quá trình chiết tách bifenthrin.
  • Giới hạn phát hiện 2,13 ppb và giới hạn định lượng 7,57 ppb phù hợp với yêu cầu kiểm soát dư lượng thuốc BVTV trong thực phẩm.
  • Quy trình xử lý mẫu bao gồm làm sạch bằng cột silicagel và thổi bay hơi dung môi ở 5°C giúp nâng cao hiệu suất thu hồi và giảm thất thoát chất phân tích.
  • Nghiên cứu cung cấp cơ sở khoa học cho việc kiểm soát an toàn thực phẩm, đề xuất áp dụng rộng rãi quy trình phân tích trong giám sát dư lượng thuốc BVTV tại Việt Nam.

Tiếp theo, cần triển khai áp dụng quy trình phân tích tại các phòng thí nghiệm kiểm nghiệm thực phẩm và mở rộng nghiên cứu với các loại thuốc BVTV khác trong hải sản và thực phẩm khác. Đề nghị các cơ quan quản lý phối hợp với doanh nghiệp để nâng cao hiệu quả kiểm soát an toàn thực phẩm.

Hành động ngay: Các đơn vị liên quan nên tổ chức đào tạo kỹ thuật phân tích GC-MS và xây dựng kế hoạch giám sát dư lượng bifenthrin trong mực khô trên toàn quốc nhằm bảo vệ sức khỏe cộng đồng.