Luận văn thạc sĩ nghiên cứu phân tích sarafloxacin và các sản phẩm chuyển hóa của nó tạo thành trong quá trình xử lí bằng xúc tác quang hóa

ĐẠI HỌC QUỐC GIA HÀ NỘI
TRƢỜNG ĐẠI HỌC KHOA HỌC TỰ NHIÊN
----------------------------

BÙI THỊ NGỌC THƠM

NGHIÊN CỨU PHÂN TÍCH SARAFLOXACINE
VÀ CÁC SẢN PHẨM CHUYỂN HĨA CỦA NĨ TẠO THÀNH
TRONG Q TRÌNH XỬ LÍ BẰNG XÚC TÁC QUANG HĨA.

LUẬN VĂN THẠC SĨ KHOA HỌC

HÀ NỘI – 2013

z


ĐẠI HỌC QUỐC GIA HÀ NỘI
TRƢỜNG ĐẠI HỌC KHOA HỌC TỰ NHIÊN
----------------------------

BÙI THỊ NGỌC THƠM

NGHIÊN CỨU PHÂN TÍCH SARAFLOXACINE
VÀ CÁC SẢN PHẨM CHUYỂN HĨA CỦA NĨ TẠO THÀNH
TRONG Q TRÌNH XỬ LÍ BẰNG XÚC TÁC QUANG HĨA.

Chun ngành: Hóa phân tích.
Mã số: 60440118

LUẬN VĂN THẠC SĨ KHOA HỌC

NGƢỜI HƢỚNG DẪN KHOA HỌC
TS. LÊ TRƢỜNG GIANG

HÀ NỘI – 2013

z


z


LỜI CẢM ƠN
.
Em xin bày tỏ lòng biết ơn sâu sắc tới thầy TS. LÊ TRƯỜNG GIANG đã tận
tình hướng dẫn, động viên, giúp đỡ và tạo điều kiện thuận lợi cho em trong suốt quá
trình làm luận văn.
Em xin chân thành cảm ơn Quý thầy cô và các anh chị cán bộ trong Bộ mơn
Hóa Phân Tích, Khoa Hóa học, Trường Đại Học Khoa Học Tự Nhiên đã truyền đạt
kiến thức và trao đổi kinh nghiệm trong thời gian qua.
Em xin chân thành cảm ơn các anh chị cán bộ nghiên cứu của phòng khối phổ
Viện Hàn Lâm Khoa học và Cơng nghệ Việt Nam đã tận tình giúp đỡ và tạo mọi
điều kiện thuận lợi để em hoàn thành luận văn.
Cuối cùng em xin chân thành cảm ơn gia đình, anh chị và bạn bè những người
ln động viên, chia sẻ mọi khó khăn cùng em trong suốt quá trình học tập và thực
hiện luận văn.
Hà Nội, tháng 12 năm 2013.
Học viên

Bùi Thị Ngọc Thơm.

z


MỤC LỤC
MỤC LỤC .................................................................................................................. i
DANH MỤC BẢNG ................................................................................................ iv
DANH SÁCH HÌNH VẼ ......................................................................................... vi
DANH MỤC CÁC TỪ VIẾT TĂT TRONG LUẬN VĂN ................................. ix
MỞ ĐẦU ...................................................................................................................1
Chƣơng 1- TỔNG QUAN .........................................................................................1
1.1. Hiện trạng sử dụng thuốc kháng sinh trong nuôi trồng thủy sản ở Việt Nam ..1
1.1.1. Các nguồn phát tán hợp chất kháng sinh vào môi trường ..........................1
1.2. Ảnh hưởng của các hợp chất thuốc kháng sinh đến môi trường và con người 2
1.3. Một số hợp chất kháng sinh sử dụng trong nuôi trồng thủy sản Việt Nam .....4
1.3.1. Phân loại các hợp chất kháng sinh .............................................................4
1.3.2. Một số kháng sinh hạn chế và cấm sử dụng trong nuôi trồng thủy sản .....5
1.4. Tính chất của Sarafloxacin ...............................................................................8
1.4.1. Tính chất lí hóa học của sarafloxacin .........................................................8
1.4.2. Tác dụng sinh hóa của Sarafloxacin ...........................................................9
1.5. Các phương pháp phân tích định lượng thuốc kháng sinh Sarafloxacin .......10
1.5.1. Phương pháp đo quang .............................................................................10
1.5.2. Phương pháp điện hóa ..............................................................................10
1.5.3. Phương pháp ELISA ................................................................................11
1.5.4. Phương pháp điện di mao quản ................................................................12
1.5.5. Phương pháp HPLC .................................................................................13
1.6. Các q trình oxi hố nâng cao.......................................................................15
1.6.1. Phương pháp xúc tác quang hóa ...............................................................15
1.6.1.1. Phương pháp quang phân bằng tia tử ngoại .......................................15
1.6.1.2. Xúc tác quang hóa đồng thể ...............................................................15

1.6.2. Phương pháp Ozon hóa ............................................................................16
1.6.2.1. Phương pháp ozon hóa .......................................................................16
1.6.2.2. Phương pháp Peroxon (O3/H2O2).......................................................17
i

z


1.6.3 Phương pháp Fenton.................................................................................18
1.6.3.1. Hệ Fe2+/H2O2 ......................................................................................18
CHƢƠNG 2- THỰC NGHIỆM .............................................................................19
2.1. Nội dung và phương pháp nghiên cứu............................................................19
2.1.1. Nội dung nghiên cứu ................................................................................19
2.1.2. Phương pháp nghiên cứu ..........................................................................19
2.2. Dựng đường chuẩn xác định nồng độ H2O2 theo phương pháp đo quang .....19
2.3. Thí nghiệm quang hóa ....................................................................................20
2.4. Hóa chất và thiết bị .........................................................................................23
2.5. Chuẩn bị dung dịch chuẩn Sarafloxacin. ........................................................24
2.6. Dựng đường chuẩn theo phương pháp HPLC. ...............................................24
2.7. Thí nghiệm phản ứng quang hóa ....................................................................24
2.7.1. Quang phân SARA tại các pH khác nhau. ...............................................24
2.7.2. Quang phân SARA trong môi trường có ion vơ cơ. ................................24
2.7.3. Quang phân SARA trong mơi trường có H2O2 ........................................24
Chƣơng 3- KẾT QUẢ VÀ THẢO LUẬN .............................................................26
3.1. Khảo sát và tính tốn phổ hấp thụ phân tử trong vùng UV của Sarafloxacin .....26
3.1.1. Phổ hấp thụ của SARA tại các giá trị pH khác nhau ...............................26
3.1.2. Tính tốn hệ số hấp thụ mol của phân tử của SARA. ..............................27
3.1.2.1. Sự phụ thuộc của các dạng tồn tại của SARA vào pH dung dịch......27
3.1.2.2. Tính tốn phổ hấp thụ quang phân tử Sarafloxacin ...........................29
3.2. Nghiên cứu điều kiện xác định Sarafloxacin bằng HPLC/PDA .....................31

3.2.1. Chọn thể tích bơm mẫu ............................................................................31
3.2.2. Chọn pha tĩnh ...........................................................................................32
3.2.3. Detector ....................................................................................................32
3.2.4. Khảo sát pha động ....................................................................................32
3.2.4.1. Khảo sát thành phần pha động ...........................................................32
3.2.4.2. Khảo sát tỉ lệ dung môi pha động ......................................................33
3.2.4.3. Khảo sát tốc độ pha động ...................................................................34
ii

z


3.2.5. Đánh giá phương pháp phân tích. ............................................................37
3.2.5.1. Lập đường chuẩn xác định Sarafloxacin............................................37
3.2.5.2. Giới hạn phát hiện LOD và giới hạn định lượng LOQ ......................37
3.2.5.3. Độ chính xác của phép đo ..................................................................38
3.2.5.4. Độ lặp lại của phép đo .......................................................................39
3.2.6. Phân tích mẫu thực ...................................................................................40
3.3. Sự phân hủy Sarafloxacin bằng phương pháp quang hóa ..............................40
3.3.1. Xác định cường độ dịng photon Io của đèn UV ......................................40
3.3.2. Nghiên cứu ảnh hưởng của pH đến tốc độ quang phân Sarafloxacin ......42
3.3.2.1. Khảo sát sự quang phân của SARA tại pH 2,5. .................................43
3.3.2.2. Khảo sát sự quang phân của SARA tại pH 4,2 ..................................44
3.3.2.3. Khảo sát sự quang phân của SARA tại pH 6,9 ..................................45
3.3.2.4. Khảo sát sự quang phân của SARA tại pH 9,2 ..................................46
3.3.2.5. Khảo sát sự quang phân của SARA tại pH 11,5 ................................47
3.3.3. Khảo sát ảnh hưởng của anion ClO4-, Cl-, SO42- ......................................50
3.3.3.1. Khảo sát sự ảnh hưởng của ion ClO4- ................................................51
3.3.3.2. Khảo sát sự ảnh hưởng của ion Cl- ....................................................52
3.3.3.3. Khảo sát sự ảnh hưởng của ion SO42- ................................................52

3.3.4. Khảo sát ảnh hưởng của H2O2 ..................................................................55
3.4. Nghiên cứu các sản phẩm chuyển hóa của q trình quang hóa Sarafloxacin tại
bước sóng 254nm....................................................................................................57
3.5. Hướng phát triển của đề tài.............................................................................61
KẾT LUẬN .............................................................................................................63
TÀI LIỆU THAM KHẢO ......................................................................................67
PHỤ LỤC ...............................................................................................................73

iii

z


DANH MỤC BẢNG
Đề mục

Trang

Bảng 1.1. Danh mục hóa chất, kháng sinh cấm sử dụng trong sản xuất và kinh
doanh thủy sản. ............................................................................................................ 6
Bảng 1.2. Danh mục hóa chất, kháng sinh hạn chế sử dụng trong sản xuất và kinh
doanh thủy sản. ............................................................................................................ 7
Bảng 2.1.Sự phụ thuộc của mật độ quang vào nồng độ H2O2. ................................. 20
Bảng 3.1. Độ hấp thụ quang phân tử ứng với mỗi bước sóng tính theo lí thuyết. .... 30
Bảng 3.2. Khảo sát thành phần dung môi pha động. ................................................ 33
Bảng 3.3. Ảnh hưởng tỉ lệ dung mơi pha động tới thời gian lưu, diện tích pic ........ 34
Bảng 3.4. Diện tích pic của chất phân tích phụ thuộc vào tốc độ pha động ............. 35
Bảng 3.5. Giới hạn phát hiện và giới hạn định lượng của chất chuẩn kháng sinh
Sarafloxacin............................................................................................................... 38
Bảng 3.6. Độ chính xác của phép đo tại các nồng độ khác nhau. ............................. 39

Bảng 3.7. Khảo sát độ lặp lại của phép đo theo diện tích pic. .................................. 40
Bảng 3.8. Kết quả độ thu hồi xác định Sarafloxacin theo phương pháp thêm chuẩn
trong mẫu nước nuôi cá. ............................................................................................ 40
Bảng 3.9. Sự biến đổi nồng độ H2O2 theo thời gian chiếu xạ UV254nm.
[H2O2]o=54,63mM..................................................................................................... 41
Bảng 3.10. Kết quả khảo sát Io của đèn tại hai nồng độ đầu của H2O2. ................... 42
Bảng 3.11. Kết quả khảo sát sự phân hủy của SARA tại môi trường axit pH 2,5 .... 43
Bảng 3.12. Kết quả khảo sát sự phân hủy của SARA tại môi trường axit pH 4,2 .... 45
Bảng 3.13. Kết quả khảo sát sự phân hủy của SARA tại môi trường axit pH 6,9 .... 46
Bảng 3.14. Kết quả khảo sát sự phân hủy của SARA tại môi trường axit pH 9,2 .... 47
Bảng 3.15. Kết quả khảo sát sự phân hủy của SARA tại môi trường axit pH 11,5 .. 48
Bảng 3.16. Một số kết quả nghiên cứu động học phân hủy của SARA bằng chiếu xạ
UV trong các môi trường pH khác nhau. .................................................................. 48
Bảng 3.17. Ảnh hưởng của các ion vô cơ đến tốc độ quang phân của SARA.......... 54

iv

z


Bảng 3.18. Sự phân hủy của SARA theo nồng độ H2O2. ......................................... 56
Bảng 3.19. Cơ chế tấn công của gốc hidroxyl vào các hợp chất hữu cơ .................. 57
Bảng 3.20. Sản phẩm phụ trong quá trình quang phân SARA tại các điều kiện
khác nhau. ........................................................................................................ 59
Bảng 3.21. Kết quả xác định phổ MS của SARA trong các điều kiện khác nhau. ... 60
Bảng 3.22. Kết quả xác định phổ MS của sản phẩm phụ. ........................................ 60

v

z

DANH SÁCH HÌNH VẼ
Đề mục

Trang

Hình 1.1: Cơng thức cấu tạo Sarafloxacin. ................................................................. 8
Hình 2.1. Đường chuẩn H2O2 trong khoảng nồng độ 0,0 M - 0,5 M. ....................... 20
Hình 2.2. Mơ hình thí nghiệm quang hóa. ................................................................ 23
Hình 3.1. Các dạng tồn tại của Sarafloxacin trong nước. ......................................... 26
Hình 3.2. Phổ hấp thụ UV_VIS của [ SARA] = 4M tại các giá trị pH khác nhau. 26
Hình 3.3. Phần trăm từng dạng ion SARA theo giá trị pH ....................................... 29
Hình 3.4a : Phổ hấp thụ quang phân tử của SARA tại pH 2,4 .................................. 30
Hình 3.4b Phổ hấp thụ quang phân tử của SARA tại pH 7,1.................................... 30
Hình 3.4c Phổ hấp thụ quang phân tử của SARA tại pH 11,6 .................................. 30
Hình 3.5. So sánh phổ tính tốn lí thuyết và thực nghiệm tại [SARA] là 2,0M,
pH=2,4. ...................................................................................................................... 31
Hình 3.6. Sắc đồ sắc kí tại các tỉ lệ pha động khác nhau HCOOH 0,5%/ACN. ....... 34
Hình 3.7. Sắc đồ sắc kí ở các tốc độ khác nhau. ....................................................... 35
Hình 3.8. Sắc kí đồ ở điều kiện tối ưu....................................................................... 36
Hình 3.9. Đường chuẩn của SARA trong khoảng nồng độ 0,1-5M. ...................... 37
Hình 3.10. Sự biến đổi nồng độ H2O2 theo thời gian chiếu xạ UV tại bước sóng
254nm. ....................................................................................................................... 42
Hình 3.11. Xác định cường độ dòng photon của đèn UV 254nm ............................. 42
Hình 3.12. Sự biến đổi nồng độ SARA theo thời gian chiếu xạ UV 254nm và không
UV_254 tại pH 2,5. [SARA]=0,83M...................................................................... 43
Hình 3.13. Động học phân hủy của SARA khi chiếu xạ UV 254nm và không
UV_254 tại pH 2,5. [SARA]=0,83M..................................................................... 43
Hình 3.14. Sự biến đổi nồng độ SARA theo thời gian chiếu xạ UV 254nm và không

UV tại pH 4,2 [SARA]=0,83M.............................................................................. 44
Hình 3.15. Động học phân hủy của SARA khi chiếu xạ UV 254nm và không UV tại
pH 4,2.[SARA]=0,83M .......................................................................................... 44

vi

z


Hình 3.16. Sự biến đổi nồng độ SARA theo thời gian chiếu xạ UV 254nm và không
UV tại pH 6,9;[SARA]=0,83M............................................................................... 45
Hình 3.17. Động học phân hủy của SARA khi chiếu xạ UV 254nm và không UV tại
pH 6,9. [SARA]=0,83M. ........................................................................................ 45
Hình 3.18. Sự biến đổi nồng độ SARA theo thời gian chiếu xạ UV 254nm và không
UV tại pH 9,2 ;[SARA]=0,83M ............................................................................. 46
Hình 3.19. Động học phân hủy của SARA khi chiếu xạ UV 254nm và không UV tại
pH 9,2 ........................................................................................................................ 46
Hình 3.20. Sự biến đổi nồng độ SARA theo thời gian chiếu xạ UV 254nm và không
UV tại pH 11,5 ;[SARA]=0,83M ........................................................................... 47
Hình 3.21. Động học phân hủy của SARA khi chiếu xạ UV 254nm và không UV
tại pH 11,5 ................................................................................................................. 47
Hình 3.22. Sự biến đổi nồng độ SARA theo thời gian chiếu xạ UV 254nm và trong
bóng tối tại các pH khác nhau;[SARA]=0,83M ..................................................... 49
Hình 3.23. Động học phân hủy của SARA khi chiếu xạ UV 254nm tại các pH
khác nhau ..................................................................................................... 49
Hình 3.24. Ảnh hưởng của pH đến tốc độ quang phân SARA. ................................ 50
Hình 3.25. Sự biến đổi nồng độ SARA theo thời gian chiếu xạ UV 254nm khi có
mặt ion perclorat, [SARA]=0,83M ......................................................................... 51
Hình 3.26. Động học phân hủy của SARA khi chiếu xạ UV 254nm khi có mặt ion
perclorat ..................................................................................................................... 51

Hình 3.27. Sự biến đổi nồng độ SARA theo thời gian chiếu xạ UV 254nm khi có
mặt ion clorua ; [SARA]=0,83M ............................................................................ 52
Hình 3.28. Động học phân hủy của SARA khi chiếu xạ UV 254nm khi có mặt ion
clorua ......................................................................................................................... 52
Hình 3.29. Sự biến đổi nồng độ SARA theo thời gian chiếu xạ UV 254nm khi có
mặt ion sunfat [SARA]=0,83M .............................................................................. 53
Hình 3.30. Động học phân hủy của SARA khi chiếu xạ UV 254nm khi có mặt ion
sunfat. ........................................................................................................................ 53
vii

z


Hình 3.31. Sự biến đổi nồng độ SARA theo thời gian chiếu xạ UV 254nm khi có
mặt các ion vơ cơ, [SARA]=0,83M ........................................................................ 53
Hình 3.32. Động học phân hủy của SARA chiếu xạ UV 254nm khi có mặt ion vơ cơ ... 53
Hình 3.33. Sự biến đổi nồng độ SARA theo thời gian chiếu xạ UV 254nm khi có
H2O2, [SARA]=0,83M ............................................................................................ 55
Hình 3.34. Động học phân hủy của SARA khi chiếu xạ UV 254nm trong mơi
trường có H2O2 .......................................................................................................... 55
Hình 3.35. Tốc độ phân hủy SARA theo tỉ lệ nồng độ H2O2/SARA. ....................... 56
Hình 3.36. Cơ chế tạo thành các sản phẩm phụ của Sarafloxacin. ........................... 58
Hình 3.37. Sắc kí đồ Sarafloxacin và sản phẩm phụ tại pH 6,9. ............................... 59
Hình 3.38. Sắc kí đồ Sarafloxacin và sản phẩm phụ trong mơi trường NaCl 100mM .... 59
Hình 3.39. Sắc kí đồ Sarafloxacin và sản phẩm phụ trong môi trường Na2SO4
33,33mM ................................................................................................................... 59
Hình 3.40. Sản phẩm phụ tạo ra khi chiếu xạ bằng UV-254nm. .............................. 61

viii

z


SARA

Sarafloxacin

FQ

Floroquinolone

CE

Capillary electrophoresis

điện di mao quản

CZE

Capilary zone

điện di mao quản vùng

electrophoresis
HPLC

High performance liquid

Sắc kí lỏng hiệu năng cao

chromatography
HPLC-MS

High performance liquid

Sắc kí lỏng hiệu năng cao

chromatography tandem

ghép nối khối phổ

mas spectrometry
ACN

acetonitrile

Axeton nitrin

IUPAC

International Union of

Liên minh quốc tế về hóa

Pure and Applied

học cơ bản và ứng dụng

Chemistry
MeOH

Methanol

metanol

UV

Ultraviolet

Tử ngoại

PDA

Detector Photodiode Array

ELISA

enzyme Linked
ImmunoSorbent Assay

MLR

Maximum Residue Limit

Spic

Giới hạn dư lượng tối đa
Diện tích pic sắc kí

LOD

Limit of detection

Giới hạn phát hiện

LOQ

Limit of quantity

Giới hạn định lượng

ESI

Electrospray ionization

Chế độ ion hóa phun điện
tử

DANH MỤC CÁC TỪ VIẾT TĂT TRONG LUẬN VĂN

ix

z


Mở đầu
MỞ ĐẦU
Các hợp chất kháng sinh là những hợp chất không thể thiếu trong việc xử lý,
ngăn ngừa và phòng chống bệnh, bảo vệ sức khỏe người và động vật. Chúng đã
được sử dụng từ nhiều thập kỉ trong nhiều lĩnh vực khác nhau, hiện nay nó cịn

được dung để phối trộn trong thức ăn gia súc, một lượng lớn kháng sinh cũng được
sử dụng rộng rãi trong nuôi trồng thủy sản. Bên cạnh những mặt tích cực của việc
sử dụng kháng sinh, nhiều nghiên cứu gần đây cho thấy một thực trạng đáng lo ngại
về sự tồn dư các kháng sinh trong thực phẩm, môi trường sinh thái,…Sự tồn dư,
tích lũy của các loại kháng sinh dẫn đến sự nhờn kháng sinh, sự thích ứng của các vi
sinh gây bệnh, tạo nên những dịch bệnh mới, ảnh hưởng đến sức khỏe của con
người. Bên cạnh, dư lượng kháng sinh trong thực phẩm cũng ảnh hưởng lớn đến
kinh tế, cụ thể là hàng chục lô hàng xuất khẩu thủy sản sang các nước đã bị cảnh
cáo dồn dập trong thời gian vừa qua như các nước nhập khẩu thuỷ sản Nhật Bản,
Nga, Mỹ và Trung Quốc thông báo về các lơ hàng bị phát hiện có dư lượng thuốc
kháng sinh vượt mức cho phép. Chỉ riêng từ tháng 4 đến tháng 6/2007, sau khi 27 lô
hàng thuỷ sản Việt Nam bị từ chối nhập khẩu vào Mỹ, Cơ quan quản lý thuốc và
thực phẩm Hoa Kỳ - FDA - đã công bố danh sách 28 nhà xuất khẩu thuỷ sản có hơn
30 mặt hàng vi phạm tiêu chuẩn vi sinh, kháng sinh v.v…, và bị từ chối nhập khẩu
vào Mỹ. Phía Nhật Bản cũng đã cảnh báo 30 doanh nghiệp của Việt Nam xuất khẩu
hàng có dư lượng thuốc kháng sinh cao, đáng ngại hơn là Nhật bản quyết định kiểm
tra 100% hàng thuỷ sản nhập khẩu từ Việt Nam đối với chất chloramphenicol,
AOZ, Semicarbazid.
Sarafloxacin (SARA) là thuốc kháng sinh thuộc nhóm floroquinolone (FQ) nó
là một kháng sinh quan trọng, có tác dụng hữu ích cho các bệnh lâm sàng đã từng
được dùng một dải rộng cho cả vi khuẩn gram âm và dương. SARA là kháng sinh
dùng cho thủy sản chủ yếu là cá. Chữa nhiều loại bệnh khác nhau như đinh nhọt, vi
khuẩn, bệnh thương hàn. Dược lí của quinolon ức chế tác dụng của enzyme DAN
gyrase làm cho hai mạch đơn của DAN không thể duỗi xoắn làm ngăn cản q
trình nhân đơi của DAN. Hiện tại đã tìm thấy một số tác dụng phụ của thuốc, đặc
1

z

Mở đầu
biệt là có liên quan đến sự phơi nhiễm với ánh sáng mặt trời. Ngoài ra một số tác
dụng phụ của thuốc khi quá liều có thể xảy ra như ảnh hưởng đến chức năng tiêu
hóa, nhức đầu, buồn ngủ, một số trường hợp khác cịn có thể dẫn đến như tiêu cơ
vân, viêm gân, mê sảng, hạ đường huyết gây tử vong.
Các hợp chất kháng sinh có thể bị phân hủy trong tự nhiên bởi tác dụng của sự
phân hủy sinh học, hấp thụ và quang hóa, tuy nhiên các hợp chất kháng sinh
quinolone thì khơng dễ bị phân hủy sinh học và q trình quang hóa tỏ ra ưu việt
hơn. Nhằm hiểu sâu hơn về sự ảnh hưởng của các chất kháng sinh đến môi trường
sống, cũng như khả năng loại bỏ chúng khỏi môi trường, việc nghiên cứu q trình
chuyển hóa của các chất kháng sinh trong môi trường tự nhiên là rất cần thiết.
Trong luận văn này chúng tôi bước đầu nghiên cứu sự chuyển hóa của Sarafloxacin
với đề tài:
“ Nghiên cứu phân tích Sarafloxacin và các sản phẩm chuyển hóa của nó tạo
thành trong q trình xử lí bằng xúc tác quang hóa”

2

z


Mở đầu

3

z


Chương 1. Tổng Quan
Chƣơng 1- TỔNG QUAN

1.1. Hiện trạng sử dụng thuốc kháng sinh trong nuôi trồng thủy sản ở Việt
Nam
Ngành thủy sản đóng góp một phần quan trọng cho việc đảm bảo an ninh
lương thực, nguồn dinh dưỡng, sinh kế, tạo thu nhập và việc làm cho người nông
dân. Những năm gần đây, ngành thuỷ sản Việt Nam đã vượt qua những rào cản an
tồn thực phẩm góp phần đưa sản phẩm thuỷ sản thâm nhập vào 106 nước, trong đó
có những thị trường khó tính như châu Âu, Mỹ, Nhật Bản. Giá trị kim ngạch xuất
khẩu thuỷ sản trung bình hàng năm giai đoạn 2001-2007 tăng trên 10%. Năm 2007
đạt trên 3,76 tỷ USD (tăng 12% so với năm 2006) trong đó tơm đơng lạnh vẫn là
mặt hàng xuất khẩu chiến lược quan trọng với khối lượng đạt 145 nghìn tấn (năm
2006 là 143,6 nghìn tấn) với giá trị đạt 1,37 tỷ USD, tăng 2,65% so với năm 2006.
Nhưng thực tế số lô hàng thuỷ sản bị các nước nhập khẩu phát hiện có dư lượng
kháng sinh vẫn cịn cao (NAFIQAVED, 2007). Tình trạng trên khơng chỉ gây thiệt
hại lớn về kinh tế của các doanh nghiệp mà quan trọng là cịn ảnh hưởng đến đến uy
tín chất lượng hàng thuỷ sản Việt Nam. Trước tình hình đó, Bộ Thuỷ sản (nay là Bộ
Nông nghiệp và Phát triển nông thôn) đã ban hành một số qui định và nhiều chỉ thị
để hướng dẫn kiểm soát dư lượng, trong đó Quyết định số 07/2005/QĐ-BTS ngày
24/02/2005 và số 26/2005/QĐ-BTS ngày 18/8/2005 liên quan đến danh mục hoá
chất và kháng sinh cấm và hạn chế sử dụng trong sản xuất kinh doanh thuỷ sản. Thế
nhưng, kết quả điều tra thực tế cho thấy việc sử dụng kháng sinh trong nuôi tôm vẫn
tiếp diễn và phổ biến nhất là nhóm quinolone.
1.1.1. Các nguồn phát tán hợp chất kháng sinh vào môi trƣờng
Hiện trạng tồn dư thuốc kháng sinh trong hàng thủy sản gây tác động xấu đến
người tiêu dùng đã được cảnh báo từ nhiều năm trước đây nhưng đến nay vẫn cịn
tồn tại. Ngun nhân chính là do nhận thức về vệ sinh an toàn thực phẩm của những
người tham gia từ khâu nuôi trồng đến chế biến thủy sản là chưa cao, bên cạnh đó
việc mua bán, sử dụng thuốc thú y thủy sản và thức ăn chăn nuôi thủy sản cũng
chưa được quản lý chặt chẽ.
1

z


Chương 1. Tổng Quan
Cụ thể như là một số tàu đánh cá khơng dùng nước đá sạch an tồn để bảo
quản mà lại dùng các hóa chất độc hại, kháng sinh cấm để bảo quản và xử lí thủy
sản. Theo như đợt kiểm tra của sở thủy sản Bình Thuận cho thấy nguyên nhân
nhiễm Chloramphenicol trong sản phẩm mực, bạch tuột là do sử dụng trực tiếp
Chloramphenicol để bảo quản nguyên liệu trên các tàu cá và cơ sở thu mua.
Ngồi ra, nguy cơ lây nhiễm Chloramphenicol từ kem bơi tay của công nhân
chế biến để điều trị vết lở loét cũng rất cao, kết quả kiểm nghiệm cho thấy 100%
mẫu nước trong các thau tách đầu, lột da mực bị nhiễm chloramphenicol.
Việc sử dụng thuốc kháng sinh trong nuôi trồng thủy sản ở Việt Nam hiện nay
là tất yếu và khơng thể tránh khỏi bởi vì ni trồng thủy sản nước ta mức độ cơng
nghiệp hóa chưa cao và đa số các mơ hình sử dụng cơng cụ vật liệu ni cịn thủ
cơng, hơn nữa hệ thống thủy lợi trong nuôi thủy sản cũng chưa được chú ý phát
triển, việc vận chuyển con giống cịn khá thơ sơ nên ngay từ đầu lúc mới thả buộc
phải sử dụng kháng sinh nhằm phòng ngừa bệnh tật do khâu đánh bắt, vận chuyển.
Hiện tại ở Việt Nam lượng thức ăn trong ni trồng thủy sản có khuynh hướng
ngày càng giảm và dần được thay thế bằng nguồn thức ăn tự chế biến do biến động
giá cả thức ăn và giá xuất khẩu thủy sản, vì vậy lượng thuốc kháng sinh được sử
dụng trong chăn ni để phịng ngừa và trị bệnh là tất yếu vì thức ăn tự chế biến
thường có mức độ an toàn vệ sinh kém hơn thức ăn cơng nghiệp rất nhiều.
Điều đáng lưu ý và khó kiểm sốt nhất đó là người ni sử dụng rất nhiều các
loại thuốc từ nhiều nguồn khác nhau do nguồn gốc và chất lượng thuốc nồng độ
thuốc không đảm bảo trong việc trị bệnh, diệt tạp và xử lý ao nuôi, hay sử dụng
kháng sinh để phòng và trị bệnh do virus mà khơng quan tâm đến thuốc đó có số
lưu hành và đảm bảo thời gian cách ly do nhà sản xuất hoặc cán bộ khuyến ngư, cán
bộ quản lý chất lượng khuyến cáo hay không.
1.2. Ảnh hƣởng của các hợp chất thuốc kháng sinh đến môi trƣờng và con

ngƣời
Sự tồn dư kháng sinh trong thực phẩm có thể sẽ dẫn đến một số tác hại như
gây dị ứng và phản ứng quá mẫn cảm. Theo các báo cáo về y tế, penicilin là kháng
2

z


Chương 1. Tổng Quan
sinh thường gây dị ứng nhất. Đã có trường hợp người bị nổi mẫn da trầm trọng vì
uống sữa có dư lượng penicilin (<1 IU/ngày tương đương 0,003 IU/ml). Một số
trường hợp khác gây ngứa da tay, da mặt sau khi ăn thịt bị có tồn dư penicilin hoặc
thịt heo từ thú mới điều trị bằng penicilin cách đó 3 ngày. Nguy hại nhất là những
người có sẵn cơ địa dị ứng với một loại thuốc nào đó (penicilin chiếm đầu bảng với
tỉ lện sốc phản vệ 1/70.000) vì vậy việc dùng lại lần thứ 2 với liều lượng dù nhỏ
cũng có thể gây sốc quá mẫn dẫn chết người. Phản ứng nổi mề đay, ban đỏ cũng
thường gặp với kháng sinh sulfonamid.
Ngồi ra sự tích lũy kháng sinh cịn có thể gây ngộ độc. Chloramphenicol là
loại kháng sinh cấm sử dụng trên thế giới do gây thiếu máu suy tủy (phụ thuộc liều),
đôi khi gây thiếu máu bất sản ( không phụ thuộc liều ) ở những cá thể đặc ứng do di
truyền có thể dẫn đến tử vong. Một số thuốc như nitrofurans, quinoxalinedinoxides
và nitroimidazoles cần có sự kiểm sốt nghiêm ngặt vì sự tích lũy thuốc do dùng lâu
ngày có thể dẫn đến suy gan, suy thận thậm chí gây ung thư, đột biến gen.
Các kháng sinh -lactam độc tính thấp, nhưng cũng dễ gây dị ứng thuốc: dị
ứng, mày đay, vàng da, gây độc với thận, rối loạn tiêu hóa...nguy hiểm nhất là sốc
phản vệ. Tác dụng thường gặp nhất của các kháng sinh aminoglycoside (như
gentamycin, tobramycin, amikacin…) là biểu hiện nhiễm độc thận và ốc tai tiền
đình.
Quinolone là một trong những nhóm kháng sinh tổng hợp hố học có khả năng
khuyếch tán tốt trong mơ bào, nhanh chóng ức chế và tiêu diệt vi khuẩn thông qua

sự ức chế tổng hợp ADN [21] do đó được sử dụng phổ biến và hiệu quả trong cả
nhân y và thú y [19], [23], [25]. Tuy nhiên việc sử dụng nhóm kháng sinh này trong
chăn ni thú y và thuỷ sản có tác dụng xấu đến môi trường và sức khoẻ cộng đồng
[47]. Các kháng sinh nhóm quinolone như ciprofloxacin, levofloxacin đều có thể
gây kích ứng đường tiêu hóa, nhiễm độc thần kinh trung ương, gân và sụn.
Metronidazole cũng có thể gây kích ứng đường tiêu hóa và nhiễm độc hệ thần
kinh, vancomycin có thể gây hội chứng đỏ da toàn thân. Phản ứng thường gặp nhất
của tetracylin là gây kích ứng đường tiêu hóa và viêm âm đạo do nấm, với
3

z


Chương 1. Tổng Quan
trimethoprim-sulfamethoxazole là gây kích ứng đường tiêu hóa và các phản ứng dị
ứng.
Các kháng sinh như erythromycin esters, TMP-SMZ, amoxicillin và
clavulanate potassium có thể gây ứ mật. Minocycline có thể gây chóng mặt, ù tai;
các kháng sinh fluoroquinolone và macrolide đều có thể làm tăng nguy cơ ngộ độc
theophyllin.
1.3. Một số hợp chất kháng sinh sử dụng trong nuôi trồng thủy sản Việt Nam
1.3.1. Phân loại các hợp chất kháng sinh
Có thể phân loại một số nhóm kháng sinh quan trọng như sau:
Các penicillin
Là nhóm kháng sinh đầu tiên được phát hiện ra. Ban đầu penicillin được chiết
suất từ nấm penicillin. Hiện nay penicillin được tổng hợp nhiều từ một số loại hóa
chất khác. Các dịng penicillin gồm có:
 Penicillin G và penicillin V: là hai loại được tổng hợp đầu tiên.
 Aminopenicillin: là penicillin bán tổng hợp gồm có ampicillin, amoxillin…
 Các penicillin kháng enzyme penillinase: như oxacillin, methicillin,

chloxacillin….
 Penicillin chuyên dùng để điều trị vi khuẩn nhóm pseudomonas: như
piperacillin, cacbercillin, ticarcillin…
Các cephalosporin
Gồm 4 thế hệ I, II, III, IV. Thế hệ I, II chủ yếu để điều trị các vi khuẩn Gram (+);
thế hệ III, IV chủ yếu để điều trị vi khuẩn Gram (-).
 Các

tetracycline:

gồm

tetracylin,

oxytetracyline,

chlorotetracycline,

chlorotetracycline, doxycyclin…
 Nhóm macrolide: gồm erythromycin, spiramycin, azthromycin, rovamycin,
tylosin…
 Nhóm lincoxinamid.
 Nhóm aminoglycosid.

4

z


Chương 1. Tổng Quan

 Nhóm quinolon: ciprofloxacin, ciprofloxacin-d8, oxolinic acid, danofloxacin,
enrofloxacin, difloxacin, sarafloxacin, ofloxacin, norfloxacin…
Các Aminosid
Có nguồn gốc vi sinh, có phổ tác dụng rộng, chủ yếu trên vi khuẩn Gram(-),
theo nguồn gốc có thể chia ra:
 Thuốc chiết xuất từ nấm Streptomyces: Streptomicin, dihydrostreptomycin,
Kanamycin, Neomycin, Paromomycin,…
 Thuốc chiết xuất từ Microspora: Gentamicin, Sisimicin,…
Các chloramphenicol
Nhóm này gồm hai kháng sinh:
 Chloramphenicol: thường gọi là Chlorocid, được phân lập từ nấm
Streptomyces Venezaclae, nay sản xuất bằng phương pháp tổng hợp toàn
phần. Có tác dụng điều trị bệnh thương hàn và sốt phát ban do Rickettsia.
 Thiamphenicol: là dẫn xuất của Chloramphenicol, khi thay thế gốc Nitro
bằng gốc Metylsulfon, dung nạp tốt hơn Chloramphenicol.
Các lincosamid
Gồm có hai loại kháng sinh là: Lincomycin, Clindamycin
1.3.2. Một số kháng sinh hạn chế và cấm sử dụng trong nuôi trồng thủy sản
Sau khi vấn đề tồn dư thuốc kháng sinh trong sản phẩm thủy sản của Việt
Nam được phát hiện, bộ nông nghiệp và phát triển nông thôn đã ban hành thông tư
số 15/2009/TT-BNN quy định danh mục thuốc, hóa chất và thuốc kháng sinh cấm
sử dụng và hạn chế sử dụng.

5

z


Chương 1. Tổng Quan

Bảng 1.1. Danh mục hóa chất, kháng sinh cấm sử dụng trong sản xuất và kinh
doanh thủy sản.
Đối tƣợng áp dụng

STT

Hóa chất và kháng sinh

1

Aristolochia spp và các chế phẩm từ chúng

2

Chloramphenicol

3

Chlorofrom

4

Chlorpromazine

5

Colchicine

6

Dapsone

7

Dimetridazole

Thức ăn, thuốc thú y, hóa

8

Metronidazole

chất xử lý môi trường, chất

9

Nitrofuran (bao gồm cả Furazolidone)

10

Ronidazole

11

Green Malachite ( Xanh Malachite)

động thực vật dưới nước

12

Ipronidazole

và lưỡng cư, dịch vụ nghề

13

Các nitroimidazole khác

14

Clenbuterol

15

Diethylstillbestrol (DES)

16

Glycopeptides

17

Trichlorfon (Dipterex)

18

Gentian Violet (Crystal violet)

bảo quản, kem bôi da tay
trong tất cả các khâu sản

xuất giống, nuôi trồng

cá và bảo quản, chế biến.

6

z


Chương 1. Tổng Quan
Nhóm Fluoroquinolones (cấm sử dụng
19

trong sản xuất, kinh doanh thủy sản xuất
khẩu vào thị trường Mỹ và Bắc Mỹ)

Bảng 1.2. Danh mục hóa chất, kháng sinh hạn chế sử dụng trong sản xuất và kinh
doanh thủy sản.
Dƣ lƣợng tối đa

TT

Tên hóa chất, kháng sinh

1

Amoxillin

50

2

Ampicillin

50

3

Benzylpenicillin

50

4

Cloxacillin

300

5

Dicloxacillin

300

6

Oxacillin

300

7

Oxolinic Acid

100

8

Colistin

150

9

Cypermethrim

50

10

Deltamethrin

10

11

Diflubenzuron

1000

12

Teflubenzuron

500

13

Emamectin

100

14

Erythromycine

200

15

Tilmicosin

50

16

Tylosin

100

17

Florfenicol

1000

18

Lincomycine

100

19

Neomycine

500

20

Paromomycin

500

21

Spectinomycin

300

7

z

(MRL) (ppb)


Chương 1. Tổng Quan
22

Chlortetracyline

100

23

Oxytetracyline

100

24

Tetracyline

100

25

Sulfonamide (các loại)

100

26

Trimetoprim

50

27

Ormetoprim

50

28

Tricainemethanesulfonate

29

Danofloxacin

100

30

Difloxacin

300

31

Enrofloxacin + Ciprofloxacin

100

32

Sarafloxacin

30

33

Flumequie

600

15-330

1.4. Tính chất của Sarafloxacin
Sarafloxacine là kháng sinh thuộc nhóm fluoroquinolone có tác dụng ức chế vi
khuẩn topoisomerase IV và DNA enzym gyrase cần thiết cho sự sao chép, sửa chữa
và tái tổ hợp của vi khuẩn.
1.4.1. Tính chất lí hóa học của sarafloxacin

Hình 1.1: Cơng thức cấu tạo Sarafloxacin.
Cơng thức phân tử: C20H17F2N3O3

8

z


Chương 1. Tổng Quan
Tên IUPAC: 6-Fluoro -1- ( 4- fluorophenyl ) -4- oxo-7-( 1-piperazinyl )-1,4dihydro-3-quinolinecarboxylic axit.
Khối lượng phân tử: 385,364 g/mol.
Điểm nóng chảy: 329,58oC.
Điểm sơi: 621,353 °C at 760 mmHg.
Độ hòa tan trong nước ở 20oC : 100 mg/l.
Hằng số axit- bazơ: pKa1= 6,0. pKa2= 8,6.
1.4.2. Tác dụng sinh hóa của Sarafloxacin
Sarafloxacin là một fluoroquinolone thuốc kháng khuẩn đã được phê duyệt
trong năm 1996 trong Hoa Kỳ dùng trong thú y để kiểm soát bệnh tật và tỷ lệ tử
vong liên quan đến cúm gia cầm colibacillosis nhiễm trùng [34]. Nó thì thực sự hiệu
nghiệm cho phép chữa bằng tác nhân hóa học đã từng được dùng cho một dải rộng
cho cả vi khuẩn gram âm và gram dương. Như fluoroquinolones khác, nó hoạt động
bằng cách ức chế tác dụng của enzyme DAN gyrase làm cho hai mạch đơn của
DAN khơng thể duỗi xoắn làm ngăn cản q trình nhân đôi của DAN. [48]
Các tác dụng phụ khi quá liều có thể xảy ra như ảnh hưởng đến chức năng tiêu
hóa, nhức đầu, buồn ngủ, một số trường hợp khác cịn có thể dẫn đến như tiêu cơ
vân, viêm gân, mê sảng, hạ đường huyết gây tử vong, ngoài ra một số sản phẩm còn
gây ra sự tăng men gan và rối loạn chức năng của gan.
Tác hại của kháng sinh nhóm fluoroquinolone được cho là có nguy cơ gây đột
biến gen, gây sẩy thai khi sử dụng cho động vật mang thai. Do đó, khuyến cáo là
khơng nên dụng kháng sinh nhóm fluoroquinolone cho động vật mang thai, động
vật sinh sản và làm giống. Bên cạnh đó, sự tồn lưu thời gian dài sau khi sử dụng
thuốc kháng sinh nhóm fluoroquinolone cũng là nguyên nhân dẫn đến việc hạn chế
và cấm sử dụng những kháng sinh thuộc nhóm này.
Ở Mỹ, cơ quan quản lý thực phẩm và dược phẩm của Mỹ (FDA: Food and

Drug Administration) đã không chấp nhận sự tồn lưu kháng sinh nhóm
fluoroquinolone trong sản phẩm thủy sản. Ở châu Âu, EU đã thiết lập giới hạn lớn
nhất (MRLs) đối với dư lượng thuốc trong thực phẩm cung cấp cho con người vào
9

z