Nghiên cứu phát triển phương pháp phân tích đa dư lượng thuốc BVTV trong rau bằng máy sắc ký khí, phục vụ kiểm soát nông sản an toàn potx

Đặt vấn đề Trên thế giới, nhiều tác giả cũng đó đưa ra phương pháp xác định nhanh dư lượng thuốc BVTV trong rau , bao gồm phương pháp phân tích nhanh hoá học, phương pháp sắc ký bản mỏng

Nghiên cứu phát triển phương pháp phân tích đa dư lượng thuốc BVTV trong rau

bằng máy sắc ký khí, phục vụ kiểm soát nông sản an toàn Research on development of multi-residue analysis for pesticides by gas

chromatography used in controling safe agroproducts

Nguyễn Trường Thành, Đỗ Ngọc Hải

Viện Bảo vệ thực vật

Abstract

Monitoring effectively and timely the pesticide residues in agro-products, especially in vegetables is urgent demand for serving production and business of safe vegetables The subject deal with the methods to pesticide residue analysis presently and their capable application and building the multi-residue analysis methods in vegetables according with our country conditions These methods can control residue of 20 pesticides used in our country including organochlorine, organophosphates, pyrethroids and others The determination equipments of the methods are Gas Chromatography (GC) Recovery of these methods is mainly from 70 to 130%

I Đặt vấn đề Trên thế giới, nhiều tác giả cũng đó

đưa ra phương pháp xác định nhanh dư

lượng thuốc BVTV trong rau , bao

gồm phương pháp phân tích nhanh hoá

học, phương pháp sắc ký bản mỏng,

phương pháp thử sinh học nhanh dựa

trên enzim ChE, phương pháp ELISA

được một số nước nghiên cứu và ứng

dụng Tuy nhiên, các phương pháp này

chủ yếu là định tính và chỉ cho một

chất hoặc một nhóm chất nào đó [6, 7],

không thể dùng chúng để kiểm tra xem

nông sản có an toàn hay không

Trong các phương pháp phân tích

chính xác (dựa trên các công cụ như

sắc ký, quang phổ hấp thu nguyờn tử, ) phương pháp phân tích đơn dư lượng đó được phát triển mạnh nhằm kiểm tra dư lượng của một loại thuốc BVTV đó định trước trong nông sản Tuy nhiên, để kiểm tra độ an toàn của sản phẩm, người ta không thể kiểm tra lần lượt từng chất, xét cả về thời gian

và chi phí Do vậy, việc nghiên cứu để kiểm tra từng nhóm và nhiều nhóm thuốc BVTV đó được nhiều nước tập trung nghiên cứu cùng với sự phát triển ngày càng nhanh của các công cụ phát hiện có độ tinh vi ngày càng cao như điện di mao quản, quang phổ UV/VIS , sắc ký khí GC, sắc ký lỏng hiệu năng cao HPLC, sắc ký lỏng siờu

hạn, [2, 4, 8, 9, 10] Hiện chưa có

công bố nào ở nước ta về phân tích đa

dư lượng đồng thời với nhiều nhóm

thuốc Và như vậy, việc nghiên cứu

phương pháp phân tích đa dư lượng để

có thể kiểm soát được nhiều thuốc có

nguy cơ cao đang được sử dụng ở

nước ta trong rau là cần thiết

II Vật liệu

và phương pháp nghiên cứu

Vật liệu và cụng cụ nghiờn cứu: Cỏc

loại chất chuẩn, dung môi, các hoá

chất bổ trợ như Na2SO4, NaCl, ; các

cột chiết SPE (dạng 500 mg); sản

phẩm rau ăn lá, rau ăn quả khô; các

máy sắc ký GC Agilent 6890 N

Phương pháp phân tích đa dư lượng

+ Đánh giá một số phương pháp

phân tích đa dư lượng ở các nước

bằng thử nghiệm và xác định khả

năng ứng dụng thông qua hiệu suất

thu hồi

+ Xác định và lựa chọn phương

pháp phân tích đa dư lượng phù hợp với điều kiện ở Việt Nam:

- Sử dụng cỏc phương pháp chiết

thụng dụng nhất trong phõn tớch: chiết lỏng-lỏng với dung môi có khả năng cao nhất tách các chất ra khỏi mẫu [1,5]

- Sử dụng phương pháp làm sạch

bằng cột sắc ký hoặc chiết pha rắn (SPE) với cỏc hệ dung mụi giải hấp [8]

- Lựa chọn cỏc detector, cột và cỏc

thụng số cho chạy GC theo phương

pháp thử nghiệm trực tiếp trên máy sao cho độ nhạy và khả năng tách giữa các chất được đảm bảo

- Đánh giá độ tin cậy của các phương pháp thông qua xác định hiệu suất thu hồi R [9]

III Kết quả nghiên cứu

và thảo luận

1 Đánh giá phương pháp phân tích đa dư lượng của một số nước

Bảng 1 So sánh phương pháp phân tích đa dư lượng ở một số nước

Phương

pháp

DFG (1987) [1]

TACTRI (2002) [8]

NIAST (2000) [4]

MPHWS (1996)[13]

NaCl, CH2Cl2

Lỏng – lỏng NaCl, Pertrelium ether, CH2Cl2

Lỏng – lỏng NaCl, CH2Cl2

Pertrelium ether, CH2Cl2

Làm

sạch

Thẩm thấu qua

Gel (GPC)

Chiết pha rắn

SPE (Florisil)

1 hệ dung mụi

Cột Florisil- 5

hệ dung mụi giải hấp

Ly tõm 4000

vũng/ phỳt (2 phỳt)

giải hấp

(n-hexane/

CH2Cl2=1:5)

(n-hexane, CH2Cl2, Actonitrile) Mỏy

phõn

tớch

HPLC/ FL

GC/ ECD – FPD - FID

GC/ ECD - NPD - FID

Nhúm

chất

Lân hữu cơ, Clo

hữu cơ, thuốc chứa N và một

số thuốc khác

Lân hữu cơ, Clo hữu cơ, Pyrethroid, N-Methyl carbamate

Lân hữu cơ, Clo hữu cơ, Pyrethroid,

1 số thuốc khỏc

Lân hữu cơ, Clo hữu cơ, Pyrethroid,

1 số thuốc khỏc

Ưu

nhược

Phải cú hệ thống

GPC, chưa phân

tích được nhóm

Carbamate

Do dựng 1 hệ dung mụi giải

hấp , một số chất

cú hiệu suất thu hồi thấp

Dựng cột tỏch + nhiều hệ dung mụi giải

hấp -> chi phớ

lớn, phức tạp

Một số chất

nhóm clo hữu cơ có hiệu suất thu hồi thấp

(<60%)

Thử nghiệm trên thực tế (bảng 1)

chúng tôi có những đánh giá sau về ưu

nhược điểm của các phương pháp

phân tích đa dư lượng mà một số tác

giả đưa ra như sau:

* Phương pháp của Hà Lan sẽ rất tối

ưu để phát hiện các nhóm chất mà việc

ly tâm không ảnh hưởng tới việc định

lượng Song để phân tích đa dư lượng

nhằm kiểm soát hầu hết các thuốc

BVTV, phương pháp này không bao

quát được các nhóm thuốc clo hữu cơ

Chẳng hạn với DDT, theo kết quả thử

nghiệm của chúng tôi, phương pháp

này chỉ cho hiệu suất thu hồi dưới

50%

* Các phương pháp của Đức, Đài

Loan, Hàn Quốc có bản chất gần nhau:

Chiết lỏng-lỏng với pha nước và dung

môi hữu cơ, làm sạch bằng cột tách và xác định hàm lượng thuốc bằng máy sắc ký Phương pháp của Hàn Quốc có chi phí lớn và khá tốn thời gian do chiết qua cột sắc ký lớn Cỏc phương pháp khác cũng cần cải tiến để số thuốc kiểm soát được nhiều hơn

2 Nghiên cứu phương pháp phân tích đa dư lượng trên rau

Chọn các thuốc đại diện và xây dựng các đường chuẩn

Về các loại thuốc BVTV, chúng tôi lấy 20 đại diện cho các thuốc sâu lân hữu cơ, clo hữu cơ, thuốc trừ bệnh, thuốc trừ nhện, kể cả thuốc cấm như BHC, DDT Vỡ 20 thuốc lựa chọn trờn cú thời gian lưu rất gần nhau nên, sau khi kiểm tra thời gian lưu của chúng trên máy sắc ký, chúng tôi đó

chia chỳng thành 3 nhúm, mỗi nhúm

6-8 chất sao cho mỗi nhúm cỏc chất cú

thể tỏch nhau khỏ tốt trờn sắc ký đồ

Đường chuẩn trờn mỏy sắc ký được

thiết lập theo từng nhóm chất, dựa trên

việc phân tích mỗi chất ở các nồng độ

khác nhau: 0,05; 0,1; 0,5; 1; 5 g/ mL

Đường hồi quy được lập cho mỗi chất

(Bảng 2) Hiệu suất thu hồi được xác

định cho mỗi chất bằng cách đưa

chuẩn vào từng loại nông sản (rau ăn

lá, rau ăn quả), thực hiện các bước phân tích đa dư lượng, xác định hàm lượng thuốc sau khi phân tích mẫu so với hàm lượng thuốc ban đầu

Vấn đề loại mẫu nụng sản ảnh

hưởng không nhỏ đến quá trỡnh phõn tớch do sự tham gia và gõy nhiễu của các hoá chất hữu cơ trong nông sản

Vỡ vậy, với cõy rau chỳng tụi chọn hai loại đại diện cho rau ăn lá (cải xanh)

và rau ăn quả (dưa chuột)

Bảng 2 Các thuốc lựa chọn đại diện cho phân tích đa dư lượng trên rau

1

Clo hữu cơ

Endosulfan

Trừ sõu

4

Lân hữu cơ

Fenitrothion

9

Pyrethroid

Cypermethrin

Trừ sõu

Trừ nhện

17

STT Nhúm thuốc Tờn thuốc Loại thuốc

2.1 Nghiên cứu xác lập phương

pháp phân tích đa dư lượng trên rau

- Sau khi thử nghiệm các phương

pháp của các nước, chúng tôi thấy về

cơ bản nên dựa vào các phương pháp

này song cần có những thay đổi để hạn

chế những nhược điểm và sử dụng các

ưu điểm của mỗi phương pháp như

sau:

+ Sử dụng nước bổ sung như của

Đức song đối với rau bổ sung ngay khi

xay mẫu trong bỡnh xay đồng nhất

mẫu, cũn đối với chè thỡ cho ngõm

ngay vào nước sôi vừa tốn ít dung môi

mà vẫn có lượng mẫu đại diện lớn

+ Sử dụng chiết pha rắn SPE như

của Đài Loan, vừa nhanh chóng, vừa

tốn ít dung môi, an toàn hơn với môi

trường so với sử dụng cột tách lớn

Chúng tôi sử dụng hệ dung môi rửa

giải không theo kiểu 1 hệ như Đài

Loan, cũng không theo kiểu 5 hệ như

Hàn Quốc mà là 2 hệ là cơ bản đó

giải hấp được các thuốc nêu trên:

hexane/ CH2Cl2 = 1/5 và

49,65:50:0.35

Lược đồ phân tích được trỡnh bày

trong hỡnh 1

2.2 Đánh giá hiệu quả của phương

pháp VMRA1

Về khả năng định tính và định lượng:

Trên rau cải xanh, theo 3 nhóm E1, E2, E3 mỗi chất chuẩn được cho vào mẫu sao cho hàm lượng đạt 0,1 ppm trước khi phân tích mẫu Sử dụng đường chuẩn đó xõy dựng để xác định nồng độ chất chuẩn thu được sau khi phân tích, kết quả xác định hiệu suất thu hồi cho thấy: với việc áp dụng phương pháp VMRA1 trên rau cải xanh, cả 20 chất trên đều cho hiệu suất thu hồi cho phép:

65 – 130 % (19/20 chất đạt hiệu suất 70-130%) Trên quả dưa chuột, áp dụng phương pháp VMRA1, đối với 20 chất chuẩn thí nghiệm, hiệu suất thu hồi đạt khá tốt: 64,4 – 144,6% (18/20 chất đạt

hệ số thu hồi 70-130%)

Hỡnh 1 Lược đồ phân tích đa dư

lượng thuốc trên rau (VMRA1)

Về khả năng phát hiện của phương

pháp đối với các chất: Dựa vào phản

ứng của píc của các chất chuẩn: Phản

ứng của LOD = 2 x phản ứng của

đường nền Kết quả: LOD  0,05

ppm đối với tất cả 20 chất chuẩn thử

nghiệm

Về thời gian và chi phí vật tư kỹ

thuật: Về thời gian và chi phí cho 1

mẫu phân tích đa dư lượng là khoảng

4 – 6 giờ và 700 - 900 nghỡn đ (giá

năm 2007)

Quy trỡnh túm tắt phõn tớch đa

dư lượng MRA đối với sản phẩm rau

Thiết lập đường chuẩn cho các

thuốc trong phạm vi sử dụng (tạo 3

hỗn hợp E1, E2, E3 với nồng độ 0,05; 0,1; 0,5; 1 ppm)

Lấy mẫu rau ăn lá, ăn quả: Trên

đồng ruộng, lấy mẫu rau theo hỡnh X

hoặc S Mẫu cú đơn vị nhỏ ( < 25 g): Lấy 0,5 kg (rau cải khụ); Cú đơn vị

trung bỡnh ( 25 – 250 g): Lấy 1 kg

(dưa chuột); Có đơn vị lớn ( > 250 g):

Lấy 2 kg

Xử lý mẫu: Mẫu rau được đem

ngay về phũng phõn tớch, thỏi nhỏ 1-2

cm, lấy đại diện 200 g cho phân tích rau ăn lá hoặc 300 g cho rau ăn quả

đ-ưa vào xay với nước (cho từng ít một

để xay nhuyễn trong nước)

Chiết xuất và làm sạch mẫu và

phõn tớch như sơ đồ 1 (VMRA1)

kết luận

Phương pháp phân tích đa dư lượng

VMRA1 trên rau cải tiến từ các

phương pháp đa dư lượng của các nước cho phù hợp với điều kiện phũng thớ nghiệm ở nước ta có thể sử dụng

để kiểm soát dư lượng của 20 loại thuốc đang sử dụng phổ biến trên với hiệu suất thu hồi của hầu hết các thuốc đạt 70-130%; Thời gian và chi phí phân tích là chấp nhận được trong việc kiểm soát dư lượng thuốc BVTV trong sản phẩm rau

tài liệu tham khảo

Forschungemeinschaft (1987) Manual of Pesticide Residue Analysis

Pesticides Commission VCH

Publishers

2 FAO/WHO (2000) Pesticide

Residue in Food - Maximum Residue

Commission

3 Ministry of Public Health,

Welfare and Sport (1996)

Analytical Methods for Pesticide

inspectorate for health protection

Neitherland

4 Oh B Y (2000) Pesticide

Suwon, Korea

5 Philip W L (2003) Handbook

of Residue Analytical Methods for

Protection, USA

6 TARI (1990) Rapid Bioassay of

Pesticide Residues on Fruits and

Vegetables (RBPR) TARI, Taichung,

Taiwan, ROC

7 Tổng cục Kỹ thuật , Bộ Cụng

an (2004) Nghiờn cứu lựa chọn kỹ

thuật thích ứng để kiểm tra nhanh dư lượng một số thuốc trừ sâu trên rau

phục vụ tiêu dùng ở Hà Nội Bỏo cỏo

tại Sở Khoa học và Cụng nghệ Hà Nội 4/2005

8 Tsai M.C (2001) Multi-residues

Analysis of Fruit and Vegetables In

“International Training Program of Safe Vegetable Production and

Pesticides”.TACTRI, Taiwan, China

9 Winefordner J D (Editor)

(1999) Chemical Analysis Pesticide

Residue in Food A Wiley-interscience

Publication John Wiley & Sons Inc

10 Yeoh N S (2002) Pesticide

Residue in Food MRLs and Food

Safety Asean Agrochemical Residues

Worshop October 28-29, 2002