Luận văn thạc sĩ hus xác định hàm lượng nhóm chất diệt cỏ glyphosate bằng phương pháp sắc kí lỏng ghép nối hai lần khối phổ lc ms ms

Luận văn thạc sĩ nghiên cứu hus xác định hàm lượng nhóm chất diệt cỏ glyphosate bằng phương pháp sắc kí lỏng ghép nối hai lần, khảo sát thực trạng, phân tích nguyên nhân, đề xuất

• Tác giả: Mai Thị Nga Linh
• Người hướng dẫn: PGS. Từ Bình Minh
• Trường học: Trường Đại học Khoa học Tự nhiên
• Chuyên ngành: Hóa phân tích
• Đề tài: Xác định hàm lượng nhóm chất diệt cỏ glyphosate bằng phương pháp sắc kí lỏng hai lần khối phổ LC-MS/MS
• 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
• 1.1. Giới thiệu chung về nhóm chất diệt cỏ glyphosate
• 1.2. Giới thiệu chung
• 1.3. Tính chất của nhóm chất diệt cỏ glyphosate
• 1.4. Giới hạn tồn dư tối đa cho phép (MRL)
• 1.5. Các phương pháp xác định nhóm chất diệt cỏ glyphosate
• 1.5.1. Phương pháp sắc kí khí GC-MS
• 1.5.2. Phương pháp sắc kí lỏng
• 1.5.3. Phương pháp sắc kí lỏng sử dụng detector UV-Vis
• 1.5.4. Phương pháp sắc ký lỏng dùng detector huỳnh quang
• 1.5.5. Phương pháp sắc ký lỏng dùng detector huỳnh quang kết hợp khối phổ LC-FLD-MS
• 1.5.6. Phương pháp phân tích glyphosate bằng sắc kí ion IC
• 1.5.7. Phương pháp sắc ký lỏng kết hợp khối phổ
• 1.5.8. Chuẩn bị mẫu cho phân tích glyphosate và các dẫn xuất của nó
• 1.5.9. Kỹ thuật chiết pha rắn SPE
• 1.5.10. Các loại cột chiết pha rắn sử dụng để phân tích glyphosate
• 2. CHƯƠNG II: PHƯƠNG PHÁP NGHIÊN CỨU VÀ THỰC NGHIỆM
• 2.1. Thiết bị, dụng cụ và hóa chất
• 2.2. Pha dung dịch chuẩn
• 2.3. Phương pháp sắc ký lỏng ghép nối hai lần khối phổ (LC-MS/MS)
• 2.4. Tối ưu điều kiện hệ thống sắc kí lỏng
• 2.5. Tối ưu điều kiện khối phổ MS
• 2.6. Quy trình phân tích glyphosate và các dẫn xuất của nó
• 2.7. Thẩm định phương pháp thử
• 2.7.1. Tính đặc hiệu/chọn lọc
• 2.7.2. Độ ổn định của chất chuẩn tại nhiệt độ buồng mẫu và chu kỳ đông đá-rã đông
• 2.7.3. Khảo sát khoảng tuyến tính
• 2.7.4. Giới hạn định tính (LOD), giới hạn định lượng (LOQ)
• 3. CHƯƠNG III: KẾT QUẢ VÀ THẢO LUẬN
• 3.1. Tối ưu các điều kiện chạy của máy khối phổ MS/MS
• 3.2. Khảo sát ion mẹ và ion con
• 3.3. Tối ưu các điều kiện MS
• 3.4. Tối ưu các điều kiện sắc ký lỏng hiệu năng cao
• 3.5. Khảo sát độ ổn định. Khảo sát độ lặp lại về thời gian lưu và diện tích pic. Khảo sát độ ổn định của chuẩn trong 24h
• 3.6. Khảo sát chu kỳ rã đông của chuẩn. Thẩm định và xác nhận giá trị sử dụng phương pháp phân tích
• 3.7. Tính đặc hiệu/chọn lọc
• 3.8. Khoảng tuyến tính
• 3.9. Giới hạn phát hiện (LOD), giới hạn định lượng (LOQ) của thiết bị
• 3.10. Phân tích mẫu thực tế
• 4. CHƯƠNG 4: KẾT LUẬN VÀ KIẾN NGHỊ
• TÀI LIỆU THAM KHẢO
• Phụ lục 1: Sắc đồ của đường chuẩn
• Phụ lục 2: Sắc đồ khi phân tích lặp lại 5 lần tại một nồng độ
• Phụ lục 3: Sắc đồ phân tích mẫu thực
• Phụ lục 4: Kết quả nghiên cứu đã công bố

Tóm tắt

I. Tổng quan về xác định hàm lượng glyphosate trong nông nghiệp

Glyphosate là một trong những chất diệt cỏ phổ biến nhất trên thế giới, được sử dụng rộng rãi trong nông nghiệp. Việc xác định hàm lượng glyphosate trong nông sản và môi trường là rất quan trọng để đảm bảo an toàn thực phẩm và bảo vệ sức khỏe con người. Phương pháp sắc ký lỏng ghép nối khối phổ (LC-MS/MS) đã trở thành một công cụ hữu hiệu trong việc phân tích và xác định hàm lượng glyphosate.

1.1. Giới thiệu về glyphosate và tác động của nó

Glyphosate là một hợp chất diệt cỏ có hiệu quả cao, được phát hiện lần đầu vào năm 1970. Nó hoạt động bằng cách ức chế sự tổng hợp amino axit trong thực vật, dẫn đến cái chết của cỏ dại. Tuy nhiên, việc sử dụng glyphosate cũng gây ra nhiều tranh cãi về an toàn thực phẩm và sức khỏe con người.

1.2. Tầm quan trọng của việc xác định hàm lượng glyphosate

Việc xác định hàm lượng glyphosate trong nông sản và môi trường là cần thiết để đảm bảo rằng các sản phẩm nông nghiệp không chứa hàm lượng độc hại. Điều này không chỉ bảo vệ sức khỏe người tiêu dùng mà còn giúp duy trì sự bền vững trong sản xuất nông nghiệp.

II. Thách thức trong việc xác định hàm lượng glyphosate

Mặc dù có nhiều phương pháp phân tích, việc xác định hàm lượng glyphosate vẫn gặp phải nhiều thách thức. Các vấn đề như độ nhạy, độ chọn lọc và khả năng phát hiện trong các mẫu phức tạp là những yếu tố cần được xem xét.

2.1. Độ nhạy và độ chọn lọc của phương pháp

Độ nhạy của phương pháp phân tích là yếu tố quan trọng để phát hiện hàm lượng glyphosate ở mức thấp. Phương pháp LC-MS/MS cung cấp độ nhạy cao, nhưng cần tối ưu hóa các điều kiện phân tích để đạt được kết quả tốt nhất.

2.2. Khó khăn trong việc phân tích mẫu phức tạp

Mẫu nông sản thường chứa nhiều hợp chất khác nhau, có thể gây nhiễu trong quá trình phân tích. Việc chuẩn bị mẫu và lựa chọn phương pháp chiết xuất phù hợp là rất quan trọng để đảm bảo độ chính xác của kết quả.

III. Phương pháp LC MS MS trong xác định glyphosate

Phương pháp sắc ký lỏng ghép nối khối phổ (LC-MS/MS) đã được chứng minh là một trong những phương pháp hiệu quả nhất để xác định hàm lượng glyphosate. Phương pháp này cho phép phân tích nhanh chóng và chính xác các hợp chất trong mẫu.

3.1. Nguyên lý hoạt động của LC MS MS

LC-MS/MS kết hợp giữa sắc ký lỏng và khối phổ, cho phép tách biệt và xác định các hợp chất trong mẫu. Nguyên lý hoạt động dựa trên việc ion hóa các phân tử và phân tích chúng theo khối lượng, giúp phát hiện chính xác hàm lượng glyphosate.

3.2. Quy trình phân tích mẫu bằng LC MS MS

Quy trình phân tích bao gồm các bước chuẩn bị mẫu, tách chiết và phân tích bằng LC-MS/MS. Mỗi bước đều cần được tối ưu hóa để đảm bảo độ chính xác và độ tin cậy của kết quả.

IV. Ứng dụng thực tiễn của phương pháp LC MS MS

Phương pháp LC-MS/MS không chỉ được sử dụng trong nghiên cứu mà còn có ứng dụng thực tiễn trong việc kiểm tra hàm lượng glyphosate trong thực phẩm và môi trường. Kết quả từ các nghiên cứu này có thể giúp cải thiện quy trình sản xuất nông nghiệp.

4.1. Kết quả nghiên cứu từ ứng dụng thực tiễn

Nhiều nghiên cứu đã chỉ ra rằng phương pháp LC-MS/MS có thể phát hiện hàm lượng glyphosate trong các mẫu thực phẩm với độ chính xác cao. Điều này giúp các nhà sản xuất và cơ quan quản lý đảm bảo an toàn thực phẩm cho người tiêu dùng.

4.2. Tác động đến chính sách nông nghiệp

Kết quả từ việc xác định hàm lượng glyphosate có thể ảnh hưởng đến các chính sách nông nghiệp, từ đó giúp điều chỉnh việc sử dụng thuốc diệt cỏ và bảo vệ sức khỏe cộng đồng.

V. Kết luận và triển vọng tương lai

Việc xác định hàm lượng glyphosate bằng phương pháp LC-MS/MS đã chứng minh được tính hiệu quả và độ tin cậy. Trong tương lai, cần tiếp tục nghiên cứu và phát triển các phương pháp phân tích mới để nâng cao độ nhạy và độ chính xác.

5.1. Tương lai của phương pháp phân tích

Công nghệ phân tích sẽ tiếp tục phát triển, với các cải tiến trong thiết bị và quy trình phân tích. Điều này sẽ giúp nâng cao khả năng phát hiện và xác định hàm lượng glyphosate trong các mẫu phức tạp.

5.2. Đề xuất nghiên cứu tiếp theo

Cần có thêm nhiều nghiên cứu để đánh giá tác động của glyphosate đến sức khỏe con người và môi trường. Các nghiên cứu này sẽ cung cấp thông tin quan trọng để điều chỉnh chính sách và quy định liên quan đến việc sử dụng glyphosate.

Nội dung chính

Tổng quan nghiên cứu

Glyphosate là hoạt chất trừ cỏ gốc photpho hữu cơ được thương mại hóa từ năm 1974 và nhanh chóng trở thành hóa chất bảo vệ thực vật phổ biến nhất toàn cầu. Tại Việt Nam, số lượng glyphosate tiêu thụ ước tính lên tới 30.000 tấn mỗi năm, chiếm khoảng 30% tổng lượng thuốc bảo vệ thực vật nhập khẩu và chiếm tới 60% trong nhóm hóa chất trừ cỏ. Mặc dù sở hữu độc tính cấp tính đường uống LD50 ở mức 4900 mg/kg, việc lạm dụng hoạt chất này trong thời gian dài đã dẫn đến tình trạng tích tụ dư lượng nghiêm trọng trong môi trường đất, nguồn nước và nông sản.

Tháng 3 năm 2015, Cơ quan Nghiên cứu Ung thư Quốc tế (IARC) trực thuộc Tổ chức Y tế Thế giới (WHO) đã chính thức xếp glyphosate vào nhóm 2A – nhóm các tác nhân có khả năng gây ung thư cao cho con người. Sự kiện này thúc đẩy các cơ quan kiểm soát an toàn thực phẩm thiết lập mức giới hạn dư lượng tối đa (MRL) vô cùng nghiêm ngặt, điển hình như mức 0,1 mg/kg đối với gạo tại Việt Nam và ngưỡng 0,1 µg/L trong nước sinh hoạt tại Liên minh Châu Âu (EU).

Vấn đề cốt lõi của nghiên cứu bắt nguồn từ các rào cản phân tích: glyphosate cùng các chất chuyển hóa như axit aminomethylphosphonic (AMPA), glufosinate và 3-(methylphosphinico)propionic acid (3PA) có khối lượng phân tử nhỏ, tính phân cực rất cao, không chứa nhóm mang màu hấp thụ bức xạ tử ngoại (UV) và hầu như không lưu giữ trên các cột sắc ký pha đảo thông thường (C18). Mục tiêu cụ thể của luận văn là xây dựng và thẩm định quy trình phân tích trực tiếp nhóm chất diệt cỏ glyphosate trên hệ thống sắc ký lỏng hai lần khối phổ (LC-MS/MS), kết hợp tối ưu hóa kỹ thuật chiết pha rắn (SPE) trên nền mẫu nước và nông sản (gạo, ngô) tại Việt Nam trong giai đoạn nghiên cứu 2018–2019. Nghiên cứu mang ý nghĩa thực tiễn to lớn trong việc nâng cao hiệu suất thu hồi mẫu vượt trên 80%, loại trừ hoàn toàn các bước dẫn xuất hóa phức tạp và đáp ứng trọn vẹn yêu cầu kiểm soát chất lượng xuất khẩu nông sản.

Cơ sở lý thuyết và phương pháp nghiên cứu

Khung lý thuyết áp dụng

Nghiên cứu vận dụng nền tảng lý thuyết sắc ký lỏng ghép nối hai lần khối phổ (LC-MS/MS) kết hợp kỹ thuật ion hóa phun điện tử (ESI) ở chế độ ion âm (-ESI). Trong hệ thống khối phổ ba tứ cực (QqQ), ion mẹ của chất phân tích được chọn lọc tại tứ cực thứ nhất (Q1), sau đó phân rã do va chạm với khí trơ tại buồng va chạm (q2) để tạo ra các ion con đặc trưng được định danh và định lượng tại tứ cực thứ ba (Q3) theo cơ chế giám sát phản ứng đa mảnh (MRM).

Bên cạnh đó, nghiên cứu tích hợp lý thuyết chiết tách pha rắn (SPE) đa cơ chế (Mixed-mode) dựa trên ái lực phân cực và trao đổi ion để làm sạch dịch chiết phức tạp. Bốn khái niệm chuyên ngành then chốt được áp dụng xuyên suốt gồm:

• Giới hạn tồn dư tối đa (MRL - Maximum Residue Level).
• Giới hạn phát hiện (LOD) và giới hạn định lượng (LOQ).
• Hiệu ứng nền mẫu (Matrix Effect) trong nguồn ion hóa ESI.
• Cơ chế phân tách ion trên cột trao đổi cation yếu.

Các đặc tính hóa lý của glyphosate bao gồm điểm nóng chảy 230°C, độ tan trong nước đạt 1,2% ở 25°C, cùng 4 giá trị hằng số phân ly axit pKa lần lượt là 0,78; 2,29; 5,96 và 10,98. Cấu trúc zwitterion độc đặc biệt này đòi hỏi môi trường pha động và pha tĩnh phải được kiểm soát độ pH nghiêm ngặt để đảm bảo trạng thái ion hóa tối ưu.

Phương pháp nghiên cứu

Nguồn dữ liệu và mẫu thực nghiệm được thu thập trực tiếp từ các vùng canh tác và cơ sở kiểm nghiệm nông sản tại Hà Nội. Đối tượng nghiên cứu gồm mẫu nước tự nhiên và hai loại ngũ cốc đại diện: gạo (nền mẫu giàu tinh bột, ít chất béo) và ngô (nền mẫu phức tạp chứa nhiều chất béo và sắc tố thực vật).

Phương pháp chọn mẫu tuân thủ nguyên tắc lấy mẫu đại diện đồng nhất theo tiêu chuẩn phân tích dư lượng. Cỡ mẫu thực nghiệm được chuẩn hóa ở mức 0,25 g đối với mẫu ngũ cốc rắn và 100 mL đối với mẫu nước. Quy trình chuẩn bị mẫu được thiết kế chuyên biệt:

• Đối với mẫu ngô: Sử dụng 4 mL nước khử ion kết hợp 2 mL dichloromethane (DCM) để loại lipid, sau đó bổ sung 2 mL acetonitrile và đưa vào chu kỳ đông đá ở -30°C trong 2 giờ nhằm kết tủa triệt để protein và chất béo trước khi cho qua cột chiết pha rắn trao đổi anion đa cơ chế polymeric (PAX 200 mg/6cc).
• Đối với mẫu gạo và nước: Dịch chiết sau khi điều chỉnh pH về khoảng 8–9 bằng dung dịch NH3 1% được làm sạch qua cột trao đổi anion đa cơ chế (MAX 30 mg/1cc).

Lý do lựa chọn phương pháp phân tích LC-MS/MS với cột trao đổi cation yếu Dionex IonPAC CS12A (4 mm x 250 mm, 5 µm) thay vì phương pháp sắc ký khí (GC-MS) hay cột sắc ký tương tác ưa nước (HILIC) là nhằm loại bỏ hoàn toàn giai đoạn tạo dẫn xuất độc hại bằng BSTFA hoặc FMOC-Cl, đồng thời khắc phục triệt để hiện tượng suy giảm nhanh thời gian lưu (tụt giảm từ 7 phút xuống 3 phút sau 100 lần tiêm) vốn thường xảy ra trên cột HILIC thương mại. Đường chuẩn làm việc được thiết lập trong khoảng nồng độ từ 10 µg/L đến 200 µg/L với sự tham gia của hai chất nội chuẩn đồng vị glyphosate IS và AMPA IS ở nồng độ cố định 50 µg/L. Quá trình thực nghiệm được triển khai trong khuôn khổ đề tài tài trợ bởi Quỹ Phát triển Khoa học và Công nghệ Quốc gia (NAFOSTED) mã số 104.19.

Kết quả nghiên cứu và thảo luận

Những phát hiện chính

Quá trình khảo sát thực nghiệm và tối ưu hóa hệ thống đã mang lại những phát hiện then chốt:

1. Hiệu năng phân tách sắc ký vượt trội trên cột trao đổi ion: Pha động nước – acetonitrile bổ sung axit formic ở nồng độ từ 0,5% đến 1% tạo ra sự phân tách sắc nét giữa 4 hợp chất mục tiêu (glyphosate, AMPA, glufosinate, 3PA) với thời gian phân tích dưới 15 phút, hình dạng pic sắc ký đối xứng và không xuất hiện hiện tượng kéo đuôi.
2. Độ tuyến tính và độ nhạy thiết bị vượt bậc: Khoảng tuyến tính được xác lập hoàn hảo từ 10 µg/L đến 200 µg/L với hệ số tương quan hồi quy R² đạt trên 0,999. Giới hạn phát hiện (LOD) và giới hạn định lượng (LOQ) của phương pháp đối với các chất phân tích đều đạt mức ppb (µg/kg), đáp ứng thấp hơn nhiều lần so với ngưỡng MRL 0,1 mg/kg của quy chuẩn Việt Nam và quốc tế.
3. Hiệu suất làm sạch của cột chiết pha rắn đa cơ chế: So sánh hiệu năng giữa các loại cột SPE cho thấy cột không phân cực truyền thống C18, cột cân bằng ưa nước - kỵ nước HLB và cột HybridSPE đều cho độ thu hồi rất thấp do không giữ được các phân tử phân cực cao. Ngược lại, cột SPE đa cơ chế MAX (cho mẫu nước, mẫu gạo) và PAX (cho mẫu ngô) giúp nâng hiệu suất thu hồi của phương pháp lên mức 85% đến 105%, độ lệch chuẩn tương đối (RSD) duy trì ở mức dưới 10%.
4. Độ ổn định mẫu và dung dịch chuẩn cao: Khảo sát độ ổn định của các dung dịch chuẩn ở nhiệt độ buồng mẫu 4°C trong 24 giờ và qua 5 chu kỳ đông đá - rã đông liên tiếp ghi nhận tỷ số diện tích pic chuẩn hóa dao động với sai số tương đối không vượt quá 5%.

Thảo luận kết quả

Nguyên nhân chính giúp cột Dionex IonPAC CS12A đạt hiệu quả tách vượt trội là do các nhóm chức mang điện tích trên pha tĩnh tạo tương tác tĩnh điện và trao đổi cation vừa đủ với các nhóm phân cực của glyphosate và AMPA. Khi điều chỉnh nồng độ axit formic trong pha động lên 0,5% – 1%, quá trình proton hóa diễn ra ổn định, giảm thiểu hiện tượng giãn rộng pic và triệt tiêu tương tác thứ cấp không mong muốn.

Dữ liệu thực nghiệm phân tích mẫu trắng và mẫu thêm chuẩn nồng độ 50 µg/L được thể hiện rõ ràng qua các sắc đồ sắc ký đa kênh ion MRM. Các tín hiệu pic của glyphosate (mảnh chuyển khối 168 → 63 và 168 → 79) cùng AMPA (mảnh 110 → 63 và 110 → 79) trên nền mẫu thực trùng khớp hoàn toàn về thời gian lưu với mẫu chuẩn nội, không ghi nhận pic nhiễu nền gây cản trở tại vị trí rửa giải. Các đồ thị đường chuẩn biểu diễn tỷ số diện tích pic giữa chất phân tích và chất nội chuẩn theo nồng độ phản ánh sự tương quan tuyến tính chặt chẽ.

So sánh với các công bố khoa học quốc tế, phương pháp sắc ký khí GC-MS sử dụng tác nhân heptafluorobutanol và anhydric trifluoroacetic ghi nhận độ lệch chuẩn tương đối liên phòng thí nghiệm lên tới 16% – 25%. Phương pháp dẫn xuất hóa huỳnh quang bằng FMOC-Cl thường tạo ra sản phẩm phụ FMOC-OH gây nhiễu tín hiệu khối phổ. Việc ứng dụng trực tiếp cột trao đổi ion kết hợp làm sạch bằng SPE MAX/PAX trong nghiên cứu này đã khắc phục hoàn toàn nhược điểm hỏng cột của kỹ thuật HILIC Obelisc N (vốn suy giảm chất lượng pic sau 60–100 mũi tiêm), đảm bảo độ lặp lại và độ bền phân tích vượt trội khi kiểm nghiệm hàng loạt mẫu thực phẩm phức tạp.

Đề xuất và khuyến nghị

Dựa trên kết quả thực nghiệm toàn diện của luận văn, 4 giải pháp ứng dụng mang tính khả thi cao được đề xuất:

1. Chuẩn hóa quy trình kỹ thuật cấp quốc gia: Bộ Nông nghiệp và Phát triển Nông thôn phối hợp cùng Bộ Khoa học và Công nghệ xây dựng tiêu chuẩn quốc gia (TCVN) về phân tích trực tiếp glyphosate, AMPA và glufosinate bằng LC-MS/MS, rút ngắn thời gian chuẩn bị mẫu từ 4 giờ xuống dưới 45 phút cho mỗi mẻ phân tích, triển khai thí điểm trong giai đoạn 2026–2027.
2. Nâng cấp năng lực kỹ thuật của hệ thống phòng kiểm nghiệm: Các trung tâm phân tích đạt chuẩn ISO/IEC 17025 cần chuyển đổi từ quy trình làm sạch mẫu đơn tầng sang cột chiết đa cơ chế MAX (30 mg) và PAX (200 mg), đặt mục tiêu kiểm soát hiệu suất thu hồi mẫu ngũ cốc luôn đạt trên 90%, giảm thiểu hiện tượng ức chế ion hóa trong buồng ESI.
3. Tăng cường thanh tra dư lượng nông sản xuất khẩu: Cục Bảo vệ Thực vật và các cơ quan kiểm dịch xuất nhập khẩu thiết lập chương trình giám sát định kỳ tại các vùng trồng lúa, ngô và đậu tương trọng điểm, bảo đảm 100% lô hàng xuất khẩu sang các thị trường khó tính như EU, Mỹ và Nhật Bản đạt chuẩn MRL dưới 0,1 mg/kg.
4. Xây dựng lộ trình thay thế hóa chất trừ cỏ độc hại: Bộ Y tế và Bộ Tài nguyên và Môi trường đẩy mạnh các chính sách hạn chế lưu hành hoạt chất glyphosate, thúc đẩy nông dân áp dụng các chế phẩm sinh học an toàn nhằm giảm dần mức tiêu thụ 30.000 tấn hóa chất độc hại mỗi năm theo định hướng nông nghiệp bền vững giai đoạn 2026–2030.

Đối tượng nên tham khảo luận văn

Luận văn thạc sĩ này là tài liệu tham khảo khoa học có giá trị ứng dụng thực tế cho 4 nhóm đối tượng chính:

• Kiểm nghiệm viên và chuyên viên phân tích tại các phòng thử nghiệm (VILAS/ISO 17025): Nắm vững quy trình thiết lập thông số khối phổ MRM, tối ưu hóa điều kiện rửa giải gradient trên cột trao đổi ion và phương pháp xử lý mẫu ngũ cốc chứa hàm lượng dầu cao.
• Cơ quan quản lý nhà nước và thanh tra an toàn thực phẩm: Tiếp cận căn cứ khoa học chuẩn xác để rà soát danh mục hóa chất bảo vệ thực vật được phép lưu hành, xây dựng ngưỡng MRL thực phẩm và ban hành quy chuẩn kỹ thuật quốc gia.
• Doanh nghiệp chế biến, xuất khẩu nông sản và lương thực: Hiểu rõ các nguy cơ tồn dư glyphosate và chất chuyển hóa AMPA trong chuỗi cung ứng gạo, ngô, đậu tương, từ đó thiết lập quy trình kiểm tra chất lượng nghiêm ngặt trước khi xuất khẩu.
• Giảng viên, học viên cao học và nghiên cứu sinh chuyên ngành Hóa phân tích, Độc học môi trường: Nguồn tài liệu học thuật giá trị về kỹ thuật ghép nối sắc ký lỏng – khối phổ hiện đại, cơ chế phân tách hợp chất zwitterion phân cực và phương pháp thẩm định giá trị sử dụng của quy trình phân tích lượng vết.

Câu hỏi thường gặp

Tại sao glyphosate và AMPA rất khó phân tích bằng sắc ký pha đảo C18 thông thường?
Glyphosate và AMPA là các hợp chất có phân tử lượng nhỏ, cấu trúc zwitterion phân cực rất mạnh và tan tốt trong nước (1,2% ở 25°C). Do thiếu khung cacbon kỵ nước, chúng hầu như không có ái lực lưu giữ trên pha tĩnh C18, dẫn đến việc bị rửa giải ngay ở thời gian chết của cột sắc ký.

Ưu điểm nổi bật của phương pháp LC-MS/MS trực tiếp so với phương pháp GC-MS là gì?
Phương pháp LC-MS/MS trực tiếp sử dụng cột trao đổi ion loại bỏ hoàn toàn công đoạn tạo dẫn xuất este hóa phức tạp bằng BSTFA hoặc TFAA vốn kéo dài nhiều giờ, giúp tiết kiệm hơn 50% thời gian chuẩn bị mẫu, tránh sử dụng dung môi độc hại và giảm thiểu sai số phân tích do phản ứng dẫn xuất không hoàn toàn.

Tại sao nghiên cứu lại chọn cột Dionex IonPAC CS12A thay vì cột sắc ký tương tác ưa nước (HILIC)?
Mặc dù cột HILIC có khả năng lưu giữ chất phân cực, nhưng các nghiên cứu thực nghiệm cho thấy cột HILIC (như Obelisc N) bị suy giảm tuổi thọ rất nhanh, thời gian lưu tụt từ 7 phút xuống 3 phút chỉ sau khoảng 100 lần tiêm. Cột trao đổi cation CS12A duy trì độ bền cao hơn, hình dạng pic cân đối và độ lặp lại thời gian lưu ổn định qua nhiều mẻ phân tích.

Vai trò của bước xử lý đông đá ở -30°C trong quy trình phân tích mẫu ngô là gì?
Mẫu ngô chứa hàm lượng lớn chất béo và protein hòa tan gây tắc cột và ức chế ion hóa mạnh trong nguồn ESI. Việc bổ sung acetonitrile và cấp đông ở -30°C trong 2 giờ giúp kết tủa triệt để lipid và protein, giúp dung dịch sau rã đông và ly tâm đạt độ trong suốt cao trước khi đi qua cột SPE PAX.

Giới hạn tồn dư tối đa (MRL) của glyphosate tại Việt Nam được quy định như thế nào?
Theo quy định an toàn thực phẩm hiện hành, giới hạn tồn dư tối đa của glyphosate được thiết lập cụ thể cho từng loại nông sản: đối với gạo là 0,1 mg/kg; ngô là 1 mg/kg; bột mì là 0,5 mg/kg; hạt đậu tương khô cho phép lên tới 200 mg/kg; và trong các sản phẩm thịt gia súc là 0,1 mg/kg.

Kết luận

• Xây dựng thành công quy trình phân tích trực tiếp đồng thời 4 hợp chất diệt cỏ gốc photpho gồm glyphosate, AMPA, glufosinate và 3PA bằng kỹ thuật LC-MS/MS trên cột trao đổi cation Dionex IonPAC CS12A.
• Tối ưu hóa quy trình làm sạch mẫu bằng kỹ thuật chiết pha rắn SPE đa cơ chế MAX (cho mẫu nước, gạo) và PAX kết hợp đông đá -30°C (cho mẫu ngô), đạt hiệu suất thu hồi cao từ 85% đến 105%.
• Thẩm định phương pháp đạt độ tin cậy khoa học cao với khoảng tuyến tính rộng 10–200 µg/L (R² > 0,999), độ lặp lại tốt (RSD < 10%) và giới hạn định lượng LOQ đáp ứng đầy đủ các tiêu chuẩn kiểm soát dư lượng quốc tế.
• Giải quyết triệt để các hạn chế kỹ thuật của phương pháp dẫn xuất hóa truyền thống và hiện tượng nhanh suy thoái cột sắc ký HILIC, góp phần nâng cao năng suất thử nghiệm.
• Cung cấp cơ sở khoa học và phương pháp luận vững chắc phục vụ công tác quản lý an toàn thực phẩm, bảo vệ môi trường và đáp ứng các tiêu chuẩn kỹ thuật xuất khẩu nông sản Việt Nam.

Kế hoạch tiếp theo định hướng mở rộng quy trình kiểm nghiệm trên hơn 15 nền mẫu rau củ quả và thực phẩm chế biến trong giai đoạn 2026–2027. Hãy kết nối và tham khảo toàn văn nghiên cứu để ứng dụng ngay giải pháp phân tích sắc ký khối phổ tiên tiến này vào hoạt động kiểm nghiệm thực tế của đơn vị.

Trích đoạn nội dung tài liệu

MỞ ĐẦU Trong những thập niên vừa qua, nhóm chất diệt cỏ cơ photpho – glyphosate đƣợc sử dụng ngày càng phổ biến. Thuốc diệt cỏ glyphosate đƣợc sử dụng lần đầu tiên vào năm 1974 ở hơn 100 quốc gia trên thế giới. Sở dĩ glyphosate đƣợc sử dụng rộng rãi nhƣ vậy là do tính hiệu quả và đƣợc cho là an toàn đối với môi trƣờng, hữu ích trong việc kiểm soát cỏ dại và ít ảnh hƣởng trực tiếp lên vật nuôi cũng nhƣ không tồn tại lâu dài. Ngoài ra, thuốc diệt cỏ glyphosate còn là hóa chất có tính hiệu quả cao và an toàn nhất trong số những hóa chất diệt cỏ đƣợc sử dụng trong nông nghiệp.

Nhƣng cũng chính vì lý do đ con ngƣời đã lạm dụng việc sử dụng thuốc diệt cỏ glyphosate tràn lan dẫn tới sự biến đổi gen cây trồng kháng glyphosate, cũng nhƣ gia tăng lƣợng glyphosate trong môi trƣờng đất, nƣớc. Mặc dù glyphosate đƣợc coi nhƣ hợp chất ít gây độc đến con ngƣời và động vật nhƣng những nghiên cứu gần đây cho thấy dƣ lƣợng nhóm chất diệt cỏ glyphosate đƣợc tìm thấy trong nhiều loại mẫu bao gồm cả mẫu thực vật, động vật và con ngƣời. Năm 2012, t a án Pháp đã buộc tội Mosanto sau trƣờng hợp một nông dân của họ bị ngộ độc Lasso, một loại thuốc trừ sâu do hãng này sản xuất. Một ngƣời nông dân 47 tuổi đã bị tổn thƣơng thần kinh nghiêm trọng, mất trí nhớ, gần nhƣ mất khả năng lao động do những cơn đau đầu kéo dài triền miên, sau khi hít phải hơi độc từ loại thuốc trừ sâu độc hại này.

Glyphosate gây rúng động dƣ luận thế giới từ tháng 3/2015, khi cơ quan Nghiên cứu ung thƣ Quốc tế (IARC) trực thuộc tổ chức Y tế Thế giới (WHO) công bố kết luận phân loại cho glyphosate thuộc nhóm chất độc 2A, nhóm chất có khả năng gây ung thƣ. Điều này gây lên phản ứng mạnh mẽ tại các quốc gia và vùng lãnh thổ nhƣ Mỹ và châu Âu đã cấm sử dụng các chất diệt cỏ họ glyphosate và đƣa ra các tiêu chuẩn cho các chất này trong các đối tƣợng khác nhau nhƣ thực phẩm, môi trƣờng. Ngày 27/2/2016, Hà Lan, Thụy Điển cùng Pháp đã mạnh mẽ chống lại việc tái cấp phép sử dụng thuốc diệt cỏ chứa glyphosate tại châu Âu. C hơn 1,5 triệu 1 LUAN VAN CHAT LUONG download : add [e-mail] ngƣời đã gửi kiến nghị về vấn đề này đến ông Vytenis Andriukaitis, ngƣời đƣợc chỉ định phụ trách chính sách y tế và an toàn thực phẩm của EU.

Quốc hội Hà Lan đã bỏ phiếu phản đối việc gia hạn giấy phép sử dụng glyphosate trong khối EU. Bộ trƣởng Môi trƣờng Thụy Điển cho biết sẽ không mạo hiểm tính mạng của ngƣời dân với những rủi to đến từ glyphosate.Thụy Điển sẽ không bỏ phiếu thuận cho đến khi có các nghiên cứu sâu sắc và các nhà khoa học của Ủy ban An toàn thực phẩm Châu Âu (EFSA) cần phải minh bạch hơn trong các nghiên cứu của họ…. Argentina sau khi WHO chính thức thông cáo về khả năng gây ung thƣ ở cấp độ nguy hiểm của glyphosate, hơn 30000 chuyên gia y tế ở Argentina đã cùng yêu cầu chính phủ nƣớc này ban hành lệnh cấm sử dụng các sản phẩm chứa chất glyphosate. Trong cuộc khủng hoảng Y tế liên quan đến virut Zika tại nƣớc láng giềng Brazil, các bác sĩ đã đƣa ra những dữ kiện kết nối việc sản xuất những sản phẩm biến đổi gen với sự tràn lan không kiểm soát của dịch bệnh.

Hiện tại, nƣớc này đang phải chịu gánh nặng từ việc gia tăng tỷ lệ ung thƣ trên toàn quốc, mà một trong những lý do hàng đầu trực tiếp đến từ việc sử dụng glyphosate trong nông nghiệp. Tại Việt Nam, glyphosate là chất phổ biến trong các loại thuốc diệt cỏ bày bán tràn lan và cũng là loại hóa chất có trong danh mục thuốc bảo vệ thực vật đƣợc cấp phép sử dụng. Theo thống kê, glyphosate đƣợc sử dụng ở Việt Nam tới 30000 tấn mỗi năm, chiếm 30% lƣợng thuốc bảo vệ thực vật nói chung và chiếm 60% trong nhóm thuốc trừ cỏ. Theo ông Hoàng Trung, Cục trƣởng Cục Bảo vệ thực vật cho biết, theo Luật Bảo vệ và Kiểm dịch thực vật, Cục bảo vệ thực vật đã tiến hành rà soát lại toàn bộ danh mục thuốc bảo vệ thực vật và xác định các hoạt chất c đầy đủ bằng chứng về mặt khoa học có gây ảnh hƣởng tới sức khỏe con ngƣời, ảnh hƣởng đến môi trƣờng… thì tiến hành loại bỏ khỏi danh mục đƣợc phép sử dụng.

Để kiểm soát hàm lƣợng chất diệt cỏ glyphosate trong môi trƣờng và thực phẩm, ở Việt Nam cũng nhƣ trên thế giới đã c nhiều phƣơng pháp phân tích đƣợc nghiên cứu và úng dụng.Trong đ phƣơng pháp phân tích sắc ký lỏng ghép nối hai 2 LUAN VAN CHAT LUONG download : add [e-mail] lần khối phổ LC-MS/MS với độ nhạy và độ chọn lọc cao cho phép phân tích trực tiếp nhóm hợp chất diệt cỏ glyphosate. Do đ , LC-MS/MS đƣợc coi là phƣơng pháp phân tích có giá trị và cho hiệu quả sử dụng cao. Xuất phát từ tính cấp thiết của xã hội và tính ƣu việt của phƣơng pháp phân tích này, chúng tôi xây dựng phƣơng pháp: “Xác định hàm lượng nhóm chất diệt cỏ glyphosate bằng phương pháp sắc kí lỏng hai lần khối phổ LC-MS/MS” Mục tiêu của đề tài nghiên cứu là: 1. Xây dựng phƣơng pháp xác định hàm lƣợng nhóm chất diệt cỏ glyphosate trong thực phẩm và môi trƣờng, bao gồm: - Khảo sát các điều kiện phân tích trực tiếp các chất diệt cỏ họ glyphosate trên máy sắc ký lỏng ghép nối với detector hai lần khối phổ - Khảo sát và tối ƣu các điều kiện xử lý mẫu cho nền mẫu nghiên cứu - Thẩm định và xác định giá trị sử dụng phƣơng pháp đã đƣa ra 2.

Áp dụng phƣơng pháp xác định nhóm chất diệt cỏ glyphosate trong mẫu thực phẩm và môi trƣờng nhằm đánh giá khả năng ứng dụng thực tế của phƣơng pháp phân tích. 3 LUAN VAN CHAT LUONG download : add [e-mail] CHƢƠNG I: TỔNG QUAN 1. Giới thiệu chung về nhóm chất diệt cỏ glyphosate 1. Giới thiệu chung Chất diệt cỏ họ glyphosate bao gồm glyphosate (GLY) và các dẫn xuất của n nhƣ axit aminomethylphosphonic (AMPA), glufosinate (GLU), 3- methylphosphinicopropionic axit (3PA)… là các hợp chất cơ photpho.

Glufosinate là một hợp chất thƣờng đƣợc phun kết hợp với glyphosate trong các thuốc diệt cỏ có glyphosate trên thị trƣờng. Sau khi phun vào đất, glufosinate bị chuyển hóa thành 3PA. Glyphosate đƣợc sử dụng rộng rãi trong nông nghiệp nhƣ một chất bảo vệ mùa màng, chất diệt cỏ. N đƣợc nhà hóa học John E.Franz của hãng Mosanto khám phá là một loại thuốc diệt cỏ vào năm 1970.

Mosanto mang nó ra thị trƣờng vào năm 1974 dƣới tên thƣơng mại là Roundup. Trong nghiên cứu này, chúng tôi quan tâm nghiên cứu đến glyphosate và các chất chuyển h a thƣờng gặp của nó.1 Cấu tạo của glyphosate và các dẫn xuất của nó (a)-glyphosate, (b)- axit Công thức cấu tạo của glyphosate và các dẫn xuất của n : (a)- glyphosate, (b)- axit aminomethylphosphonic, (c)-glufosinate và (d)- 3-(methylphosphinico)propionic aminomethylphosphnic, (c)- glufosinate và (d)- 3-(methylphosphinico) propionic 4 LUAN VAN CHAT LUONG download : add luanvanchat@agmail. Tính chất của nhóm chất diệt cỏ glyphosate Thuốc diệt cỏ glyphosate là chất rắn màu trắng, nhiệt độ nóng chảy vào khoảng 230oC, ở 25oC glyphosate c độ h a tan trong nƣớc là 1,2%. Chúng cũng là nhóm hợp chất có phân tử lƣợng nhỏ, độ phân cực cao, có khả năng tan tốt trong nƣớc và ít tan trong dung môi hữu cơ.

Ngoài ra, glyphosate c cấu trúc tƣơng tự nhƣ những thành phần c trong cây nhƣ amino axit nên sẽ gây nhiễu trong quá trình phân tích. Glyphosate là thuốc trừ cỏ có phổ tác dụng rộng, diệt trừ đƣợc hầu hết các loại cỏ đa niên và cỏ hàng niên. Đặc biệt thuốc trừ cỏ có hiệu quả cao và kéo dài đối với một số loại cỏ khó trừ nhƣ cỏ tranh, lau sậy, cỏ ống. Glyphosate thuộc nhóm thuốc trừ cỏ gốc lân hữu cơ do công ty Mosanto (Mỹ) phát minh và sản xuất từ năm 1974.

Thuốc có nhiều tác dụng đến hoạt động sinh hóa của cỏ dại thông qua việc ức chế sự hình thành men (enzyme) giúp cỏ tổng hợp amino axit nhƣ enol peruvyl shikimate-3-phosphate và gây phá vỡ hình thành các men khác gồm phenyl- anilinelyase trong quá trình tổng hợp protein. Thuốc bị keo đất hấp thụ và bị nhiều loại vi sinh vật phân hủy trong thời gian ngắn, chỉ tác dụng trên các phần non của thực vật mà không ảnh hƣởng đến rễ và các bộ phận già. Glyphosate c tác động dẫn lƣu, c thể xâm nhập vào bên trong thân qua bộ lá và các phần xanh của cây cỏ rồi di chuyển đến tất cả các bộ phận của cây (kể cả rễ và thân ngầm) nên diệt cỏ rất triệt để và hữu hiệu trong việc ngăn cản cỏ mọc trở lại. Nhƣợc điểm của glyphosate là có tác dụng diệt cỏ chậm, cỏ hàng niên sau phun thuốc 4-5 ngày và cỏ đa niên sau phun thuốc 7-10 ngày cỏ mới chết.

Glyphosate là thuốc trừ cỏ không chọn lọc, ngoài tác dụng diệt đƣợc rất nhiều loại cỏ, nếu thuốc không bám đƣợc vào lá hoặc những bộ phận xanh của cây trồng thì thuốc diệt cả cây trồng. Glyphosate đƣợc lƣu hành trên thị trƣờng với các tên thƣơng phẩm khác nhau nhƣ sau: Roundup 48 WSC (410 gam glyphosate/ lít), Sprark 160 WSC (160 gam glyphosate/ lít), Wallop 34,5 WSC (glyphosate + dicamba), Scout (glyphosate + pichloram), Nufarm 480SL (410 gam glyphosate/ lít).Trƣờng hợp phơi nhiễm 5 LUAN VAN CHAT LUONG download : add [e-mail] thuốc diệt cỏ dẫn đến tử vong ở Quảng Ngãi ngày 25/03/2012 là ví dụ điển hình. Phơi nhiễm thuốc diệt cỏ làm sảy thai và bị mờ mắt ngƣời dân do phun thuốc diệt cỏ KANUP 480SL có hoạt chất glyphosate IPA Salt 480gam/lít để trồng mì tại xã Sơn Kỳ, huyện Sơn Hà (Quảng Ngãi). Do sử dụng thuốc diệt cỏ phục vụ sản xuất nhƣng quá trình sử dụng không đúng quy trình kỹ thuật, khi bơm thuốc không có phƣơng tiện bảo hộ lao động, không đeo khẩu trang để che chống thấm vào cơ thể, làm ảnh hƣởng đến sức khỏe.

Độc tính của chất diệt cỏ glyphosate đối với con ngƣời và động vật LD50 cấp tính là 4900 mg/kg. Đối với trƣờng hợp glyphosate xâm nhập qua đƣờng nƣớc uống vào cơ thể, thƣờng là trong vòng 15 phút sau khi uống có thể gây nôn mửa, đau cổ họng, có các triệu chứng đau bụng, tiêu chảy… 1. Giới hạn tồn dƣ tối đa cho phép (MRL) Giới hạn tồn dƣ tối đa (Maximum Residue Level: MRL) là hàm lƣợng tối đa đƣợc cho phép hoặc có thể chấp nhận đƣợc trong nông sản, thức ăn, mẫu môi trƣờng mà không gây hại cho ngƣời sử dụng, vật nuôi khi sử dụng.