Xác định đa dư lượng hóa chất bảo vệ thực vật trong một số loại thực phẩm có nguồn gốc từ chè bằng phương pháp sắc ký khí GC

MỤC LỤC
DANH MỤC CHỮ VIẾT TẮT .........................................................................................3
DANH MỤC CÁC BẢNG .................................................................................................4
DANH MỤC CÁC HÌNH ..................................................................................................5
MỞ ĐẦU ..............................................................................................................................6
CHƢƠNG I - TỔNG QUAN ...........................................................................................7
I.1 Tổng quan về hóa chất bảo vệ thực vật ...................................................................7
I.1.1. Khái niệm về hóa chất bảo vệ thực vật............................................................7
I.1.2. Phân lo ại thuốc bảo vệ thực vật........................................................................7
I.2. Sơ lƣợc về một số hóa chất bảo vệ thực vật trong nghiên cứu. ................. 10
I.2.1. Nhóm lân hữu cơ ............................................................................................. 10
I.2.2. Nhóm Clo hữu cơ ............................................................................................ 12
I.2.3. Nhóm Pyrethroid ............................................................................................. 13
I.3. Tổng quan về Chè ................................................................................................ 15
I.4. Tổng quan về các kỹ thuật xử lý mẫu ............................................................. 19
I.4.1. Kỹ thuật chiết lỏng - lỏng............................................................................... 20
I.4.2. Kỹ thuật chiết pha rắn. ................................................................................... 21
I.5. Tổng quan về phƣơng pháp sắc ký khí khối phổ.......................................... 23
I.5.1. Cấu tạo của hệ thống sắc ký khí khối phổ.................................................... 24
I.5.2. Kỹ thuậ

ợ

................ 27

I.5.3. Định tính, định lượng trong phân tích sắc ký khí khối phổ. ...................... 28
CHƢƠNG II. ĐỐI TƢỢNG VÀ PHƢƠNG PHÁP NGHIÊN CỨU................... 31
II.1. Đối tượng nghiên cứu .......................................................................................... 31
II.2. Hóa chất, dụng cụ và thiết bị nghiên cứu .......................................................... 32
II.2.1. Hóa chất .......................................................................................................... 32
II.2.2. Dụng cụ và thiết bị nghiên cứu .................................................................... 32

II.3. Phương pháp nghiên cứu ..................................................................................... 32
II.4. Lấy mẫu nghiên cứu và bảo quản ....................................................................... 33
1


II.5. Chuẩn bị các mẫu nghiên cứu ............................................................................. 33
II.6. Quy trình xử lý mẫu chè phân tích HC BVTV bằng GC/MS ......................... 33
II.7. Thẩm định quy trình xây dựng............................................................................ 34
CHƢƠNG III. KẾT QUẢ VÀ BÀN LUẬN.............................................................. 36
III.1. Kết quả khảo sát điều kiện phân tích GC/MS ................................................. 36
III.1.1. Nghiên cứu điều kiện chiết tách, làm sạch, làm giàu. ............................. 36
III.2. Kết quả khảo sát độ đặc hiệu của quy trình phân tích ................................... 42
III.3. Kết quả khảo sát độ ổn định của thiết bị GC/MS trong ngày....................... 43
III.4. Kết quả xây dựng đường ngoại chuẩn, LOD, LOQ. ....................................... 46
III.6. Kết quả khảo sát độ thu hồi của quy trình phân tích...................................... 49
III.7. Kết quả phân tích mẫu chè thực nghiệm .......................................................... 51
CHƢƠNG IV. KẾT LUẬN VÀ KIẾN NGHỊ .......................................................... 53
KẾT LUẬN ...................................................................................................................... 53
KIẾN NGHỊ ..................................................................................................................... 53
TÀI LIỆU THAM KHẢO ............................................................................................ 54

2


DANH MỤC CHỮ VIẾT TẮT
STT

Kí hiệu

Chú thích

1

FAO

Tổ chức Lương thực và Nông nghiệp Liên
Hợp Quốc.

2

GC

Sắc ký khí

3

GC/MS

Sắc ký khí khối phổ

4

HC BVTV

Hóa chất bảo vệ thực vật

5

HC

Hóa chất

6

IUPAC

Liên minh Quốc tề về Hóa học thuần túy và
Hóa học ứng dụng

7

LOD

Giới hạn phát hiện

8

LOQ

Giới hạn định lượng

9

MS

Khối phổ

10

MSD

Detector khối phổ

11

SPE

Chiết rắn- lỏng

12

TCYTTG

Tổ chức Y tế Thế Giới

13

WHO

Tổ chức Y tế Thế Giới

3


DANH MỤC CÁC BẢNG
Bảng 1.1

Phân loại nhóm độc theo TCYTTG

Bảng 3.1

Lựa chọn dung môi chiết

Bảng 3.2

Kết quả khảo sát hiệu suất thu hồi của các loại cột làm sạch

Bảng 3.3

Bảng 3.4

Bảng 3.5

Bảng 3.6

Kết quả khảo sát tỷ lệ các mảnh phổ, thời gian lưu của HC
BVTV dùng để phân tích định tính, định lượng
Kết quả đánh giá độ ổn định của GC- MS thông qua thời
gian lưu (tR) ở nồng độ 20µg/ ml
Kết quả đánh giá độ ổn định của GC- MS thông qua thời
gian lưu (tR) ở nồng độ 2,5µg/ ml
Kết quả đánh giá độ ổn định của GC- MS thông qua diện
tích pic

Bảng 3.7

Kết quả xây dựng đường ngoại chuẩn LOD ,LOQ

Bảng 3.8

Kết quả khảo sát độ lặp lại của quy trình phân tích

Bảng 3.9

Kết quả khảo sát độ thu hồi của quy trình phân tích

Bảng 3.10

Kết quả phân tích một số mẫu chè thực tế

4


DANH MỤC CÁC HÌNH
Hình 1.1

Công thức cấu tạo của Dimethoate

Hình 1.2

Công thức cấu tạo của Diazinon

Hình 1.3

Công thức cấu tạo của Fenitrothion

Hình 1.4

Công thức cấu tạo của Endosulfan sulfat

Hình 1.5

Công thức cấu tạo của Permethrin

Hình 1.6

Công thức cấu tạo của Cyfluthrin

Hình 1.7

Công thức cấu tạo của Fenvalerate

Hình 1.8

Công thức cấu tạo của Deltamethrin

Hình 1.9

Chiết lỏng- lỏng trên phễu chiết

Hình 1.10

Các bước tiến hành SPE

Hình 1.11

Sơ đồ cấu tạo của thiết bị sắc ký khí khối phổ GC-MS

Hình 1.12

Hình ảnh cột mao quản

Hình 3.1

Sắc ký đồ mix HC BVTV phân tích theo chế độ SIM

Hình 3.2

Sắc ký đồ của Diazinon có mảnh phổ 179; 137; 152 m/z

Hình 3.3

Sắc ký đồ của Fenitrothion có mảnh phổ 277; 125; 109 m/z

Hình 3.4

Sắc ký đồ phân tích mẫu chè không có HC BVTV

Hình 3.5

Đường ngoại chuẩn của Diazinon

5


MỞ ĐẦU
Chè là thức uống thông dụng, phổ biến nhiều người ưa dùng. Chè có tác
dụng ngăn ngừa bệnh cao huyết áp, hỗ trợ tim mạch, ngăn ngừa ung thư, diệt khuẩn
răng miệng,...Những năm gần đây, việc sử dụng thuốc bảo vệ thực vật đã làm tăng
năng suất cây chè. Tuy nhiên, hiện nay, ở nhiều địa phương, các hộ nông dân trồng

chè đã sử dụng thuốc bảo vệ thực vật chưa đúng, nên một số lô chè có dư lượng
thuốc bảo vệ thực vật vượt quá ngưỡng cho phép, ảnh hưởng đến chất lượng và uy
tín chè Việt Nam trên thị trường, sức khỏe người tiêu dùng.
ối phổ

ả
HC BVTV

ản

phẩm chè bởi 1 lần bơm mẫu sẽ có thể sàng lọc được nhiều chất

ần mềm phân tích sắc ký khí khối phổ có trang bị thư
viện phổ, hiện nay khoảng 350 ngàn chất sẽ phục vụ tốt cho công tác phân tích sàng
lọc.
Phân tích định tính, định lượng chính xác các thành phần của HC BVTV
trong mẫu chè bằng phương pháp sắc ký khí khối phổ là việc làm rất cần thiết, giúp
cho quá trình lựa chọn sản phẩm có giá trị kinh tế cao có được kết quả xét nghiệm
chính xác hơn, nhanh hơn. Lượng mẫu phân tích lấy ít hơn do độ nhạy của thiết bị
cao.
Xuất phát từ lý do đó chúng tôi thực hiện đề tài “Xác định đa dư lượng hóa
chất bảo vệ thực vật trong một số loại thực phẩm có nguồn gốc từ chè bằng
phương pháp sắc ký khí GC-MS” với mục tiêu:
vật trong một số lọai thực phẩm có nguồn gốc từ chè.
-Ứng dụng quy trình xây dựng được phân tích 10 mẫu chè khác nhau.
6


CHƢƠNG I - TỔNG QUAN
I.1 Tổng quan về hóa chất bảo vệ thực vật

I.1.1. Khái niệm về hóa chất bảo vệ thực vật.
Tổ chức Nông nghiệp và Lương thực của Liên Hiệp Quốc (FAO) đã đưa ra định
nghĩa khá hoàn chỉnh về hóa chất bảo vệ thực vật (HC BVTV) như sau:
“HC BVTV là bất kì hợp chất hay hỗn hợp được dùng với mục đích ngăn ngừa,
tiêu diệt hoặc kiểm soát các tác nhân gây hại, bao gồm vật chủ trung gian truyền
bệnh của con người hoặc động vật, các bộ phận không mong muốn của thực vật
hoặc động vật gây hại hoặc ảnh hưởng đến các quá trình sản xuất, chế biến, bảo
quản, vận chuyển, mua bán thực phẩm, nông sản, gỗ và sản phẩm từ gỗ, thức ăn
chăn nuôi, hoặc hợp chất được phân tán lên động vật để kiểm soát côn trùng, nhện
hay các đối tượng khác trong hoặc trên cơ thể chúng. HC BVTV còn được dùng
làm tác nhân điều hòa sinh trưởng thực vật, chất làm rụng lá, chất làm khô cây, tác
nhân làm thưa quả hoặc ngăn chặn rụng quả sớm.Cũng có thể dùng HC BVTV cho
cây trồng trước cũng như sau khi thu hoạch để bảo vệ sản phẩm không bị hỏng
trong quá trình bảo quản và vận chuyển” [18].
I.1.2. Phân loại thuốc bảo vệ thực vật.
Có nhiều cách phân loại TBVTV[31], trong đó có 4 cách phân loại chủ yếu sau
đây:
I.1.2.1. Phân loại theo mục đích sử dụng:
* Nhóm các chất trừ sâu, trừ nhện, trừ côn trùng gây hại:
+ Nhóm các chất trừ sâu có chứa Clo ( organnochlorine):
+ Nhóm các chất trừ sâu có chứa Photpho (organophosphorus):
+ Nhóm các hợp chất Cabamat:
+ Nhóm Pyrethroid
+ Nhóm Neonicotinoid:
7


* Nhóm các chất trừ nấm, trừ bệnh, trừ vi sinh vật gây hại:
+ Các hợp chất chứa đồng :
+ Các hợp chất chứa Lưu huỳnh:

+ Các hợp chất chứa Thủy ngân :
* Nhóm các chất trừ cỏ dại, làm rụng lá, kích thích sinh trưởng:
+ Các hợp chất chứa Phenol (2,4-D)
+ Các hợp chất của axit propyonic ( Dalapon)
+ Triazole, benimidazol
I.1.2.2. Phân loại theo độ độc của tổ chức Y tế thế giới.
Các chuyên gia về độc học đã nghiên cứu ảnh hưởng của chất độc lên cơ thể
động vật ở cạn (chuột nhà) và đã đưa ra 5 nhóm độc theo tác động của độc tố tới cơ
thể qua miệng và da như sau:
Bảng 1.1: Phân loại nhóm độc theo TCYTTG
(LD50 mg/kg chuột nhà)
Qua miệng

Qua da

Phân nhóm độc
Thể rắn

Thể lỏng

Thể rắn

Thể lỏng

I.a. Độc mạnh

≤5

≤ 20

≤ 10

≤ 40

I.b. Độc

5-50

20-200

10-100

40-400

II. Độc trung bình

50-500

200-2000

100-1000

400-4000

III. Độc ít

500-2000

2000-3000

> 1000

> 4000

IV. Độc rất nhẹ

> 2000

>3000

8


Ghi chú: LD50 là kí hiệu chỉ độ độc cấp tính của thuốc qua đường miệng hoặc
qua da. Trị số của nó là liều gây chết trung bình được tính bằng miligam (mg) hoạt
chất có thể gây chết 50% số động vật thí nghiệm (tính bằng kg) khi tổng lượng thể
trọng của số động vật trên bị cho uống hết hoặc phết vào da. Gía trị LD50 càng nhỏ
thì hóa chất đó càng độc.
Có thể nhận biết tính độc của thuốc bảo vệ thực vật theo dấu hiệu màu trên bao bì
thuốc như sau:
+ Vạch màu đỏ trên bao bì là thuốc độc nhóm I, thuộc loại rất độc và độc.
+ Vạch màu vàng trên bao bì là thuốc độc nhóm II, thuộc loại trung bình.
+ Vạch màu xanh trên bao bì da trời là thuốc độc nhóm III, ít độc.
+ Vạch màu xanh lá cây trên bao bì thuộc nhóm độc thứ IV, độc nhẹ.
I.1.2.3 Phân loại theo độ bền vững
Các HC BVTV có độ bền vững rất khác nhau, nhiều chất có thể lưu đọng trong
môi trường đất, nước, không khí và trong cơ thể động, thực vật. Dựa vào độ bền
vững của chúng, có thể sắp xếp chúng vào các nhóm sau:
+ Nhóm chất không bền vững: nhóm này gồm các hợp chất photpho hữu cơ,
cacbamat. Các hợp chất nằm trong nhóm này có độ bền vững kéo dài trong vòng từ

1-12 tuần.
+ Nhóm chất bền vững trung bình: Các hợp chất nhóm này có độ bền vững từ 118 tháng. Điển hình là thuốc diệt cỏ 2,4D (thuốc loại hợp chất có chứa Clo).
+ Nhóm chất bền vững: Các hợp chất nhóm này có độ bền vững từ 2-5 năm.
Thuộc nhóm này là các loại thuốc trừ sâu đã bị cấm sử dụng tại Việt Nam là DDT,
666,…đó là các hợp chất Clo bền vững.
+ Nhóm chất rất bền vững: Đó là các hợp chất kim loại hữu cơ, loại chất này có
chứa các kim loại nặng như Thủy ngân (Hg), Asen (As) không bị phân hủy theo
thời gian, chúng bị cấm sử dụng tại Việt Nam.
9


I.1.2.4. Phân loại theo cơ chế tác động.
* TBVTV tác dụng tiếp xúc
* TBVTV tác dụng vị độc
* TBVTV tác dụng nội hấp
* TBVTV tác dụng xông hơi
I.2. Sơ lƣợc về một số hóa chất bảo vệ thực vật trong nghiên cứu.
I.2.1. Nhóm lân hữu cơ
- Dimethoate[ 12,13]
Theo IUPAC, Dimethoate có tên gọi khác là O,O – dimethyl S-methylcarmaoyl
phosphorodithioate, 2- dimethoxyphosphiniothio-N-methylacetamide. Dimethoate
có khối lượng phân tử là 229,3 g/mol, công thức phân tử : C5H12NO3PS2

Hình 1.1: Công thức cấu tạo Dimethoate
Dimethoate nguyên chất có dạng tinh thể, trắng, nhiệt độ nóng chảy 45 0 -48 0C.
Dimethoate tan nhiều trong nước và trong các dung môi hữu cơ phân cực, Tan ít
trong dung môi kém phân cực và không phân cực.
Dimethoate tương đối bền trong môi trường acid và trung tính (pH=2-7), thủy
phân nhanh trong môi trường kiềm.
Trong động vật cũng như trong thực vật, cơ chế biến đổi của Dimethoate là giống

nhau. Nó bị oxy hóa thành O,O- dimethyl- phosphorothioate và hydro hóa thành
O,O- dimethyl-phosphorodithioate, - phosphorothioate, - phosphate. Sự oxi hóa
thành dimethoate tạo nên hợp chất omethoate, một chất độc và là chất ức chế
enzyme cholinesterase mạnh.

10


Độc tính của Dimethoate được đánh giá ở mức độ trung bình, thuộc nhóm II,
LD50 qua miệng chuột đực là 387mg/kg, chuột cái là 160 mg/kg, thỏ là 300mg/kg,
lợn 350mg/kg, gà 108 mg/kg, chim cút là 84 mg/kg [13]
- Diazinon
Theo IUPAC, Diazinon có công thức phân tử C12 H21 N2 O3PS, khối lượng phân tử
là 304,35g/mol.

Hình 1.2: Công thức cấu tạo Diazinon
Diazinon có dạng lỏng, màu nâu sẫm
Tan trong nước ở 200C là 40mg/l
Nhiệt độ sôi: 210,8 0C
Nhiệt độ đông đặc: 5,7 0C
Diazinon là một thuốc trừ sâu thuộc nhóm lân hữu cơ được sử dụng
rộng rãi để kiểm soát gián, cá bạc, kiến, bọ chét trong các tòa nhà dân cư, hoặc
sử dụng

cho

lúa,

cây

ăn

quả,

ngô,

mía,

thuốc

lá,

khoai

tây[17].

Diazinon có tác động tiếp xúc, vị độc, thấm sâu, hiệu lực trừ sâu rất cao,
nhanh và kéo dài, là chất độc đối với con người và côn trùng thông qua tác động
của nó vào các enzim thần kinh. Diazinon kết hợp hóa học với các enzym
acetylcholinesterase và bất hoạt nó. Người bị ngộ độc diazinon thường có các triệu
chứng chính là đau đầu, buồn nôn, chóng mặt, mờ mắt, tức ngực, khó thở, hoặc co
giật cơ bắp yếu, khó khăn trong việc đi bộ, nôn mửa, đau bụng, và tiêu chảy[16]
- Fenitrothion[26]

11


Theo IUPAC, Fenitrothion có công thức phân tử C9H12 NO5PS, khối lượng phân
tử 277,23 g/mol, có công thức cấu tạo như hình vẽ

Hình 1.3: Công thức cấu tạo Fenitrothion
Fenitrothion tồn tại dạng chất lỏng màu vàng nâu, nóng chảy ở 3,4 0C , nhiệt độ
sôi 118 0C, tan trong nước, môi trường kiềm, thủy phân chậm và tan tốt trong nhiều
dung môi hữu cơ phân cực như dichoromethane, 2- propanol, toluene, rất khó tan
trong dung môi không phân cực như n- hexan.
Liều gây độc LD50 đối với thỏ là 500mg/kg, đối với chuột là 1416 mg/kg.[32]
I.2.2. Nhóm Clo hữu cơ
- Endosulfan sulfat
Công thức phân tử C9 H6Cl6O3S, có khối lượng phân tử 406, 9g/mol, công thức
cấu tạo như hình vẽ:

Hình 1.4: Công thức cấu tạo của Endosulfan sulfat
Endosulfan sulfat có dạng kem màu nâu đất, có mùi giống của nhựa thông nhưng
không cháy, và tan rất ít trong nước 0,33 mg/l.
Endosulfan Sulfat là một chất ức chế thần kinh cực kì nghiêm trọng ở cả côn
trùng và động vật có vú. Liều gây độc được thử trên chuột cái LD50 là 30 mg/kg,
theo tổ chức EPA của Mỹ được coi là chất độc cực kì nguy hiểm[ 27,28].
12


I.2.3. Nhóm Pyrethroid
Là những thuốc trừ sâu có nguồn gốc tự nhiên, là hỗn hợp của các este khác nhau
với cấu trúc phức tạp được tách ra từ hoa của những giống cúc.
- Permethrin
Permethrin có công thức phân tử C21 H20Cl2O3, khối lượng phân tử là
391,29g/mol có công thức cấu tạo như hình vẽ:

Hình 1.5: Công thức cấu tạo Permethrin
Pemethrin ở dạng tinh thể không màu, nóng chảy ở 34 0C, sôi ở 200 0 C hầu như
không tan trong nước, tan tốt trong các dung môi không phân cực như Hexan,

xylen. Bền trong môi trường axit, thủy phân trong môi trường kiềm.
Permethrin là một hóa chất diệt côn trùng thông dụng, sinh vật ký sinh.Hóa chất
này như là một chất gây độc tố cho thần kinh, làm tăng độ thấm của của Na qua
màng tế bào thần kinh, kết quả gây nên sự lặp đi lặp lại và kéo dài xung động thần
kinh trong cơ quan cảm giác và làm đình trệ xung động trong sợi thần kinh.Hóa
chất này không gây hại nhanh động vật có vú và chim, nhưng là hóa chất rất độc đối
với mèo và cá [27].
-Cyfluthrin
Cyfluthrin có công thức phân tử: C22H18Cl2FNO3
Khối lượng phân tử: 434,29g/mol
Công thức cấu tạo:

13


Hình 1.6: Công thức cấu tạo của Cyfluthrin
Nhiệt độ nóng chảy: 60 0C
Đặc tính kỹ thuật: Không tan trong nước, tan nhiều trong dung môi hữu cơ không
phân cực
Độ độc: Liều gây độc LD50 = 250 mg/kg trong các sản phẩm diệt côn trùng [33].
-Fenvalerate
Fenvalerate có công thức phân tử: C25H22 ClNO3, khối lượng phân tử:
419,91g/mol và công thức cấu tạo:

Hình 1.7: Công thức cấu tạo của Fenvalerate
Fenvalerate có dạng chất lỏng sệt, màu vàng nâu, nhiệt độ nóng chảy 59-60 0C.
Tan tốt trong các dung môi ethylacetate, chloroform, acetone, methanol ở 20 0C.
Liều gây độc LD50 đối với chuột là khoảng 100 – 300mg/kg [29].
-Deltamethrin
Deltamethrin có công thức phân tử: C22 H19Br2NO3, khối lượng phân tử: 505,2 g/mol

và công thức cấu tạo:

14


Hình 1.8: Công thức cấu tạo của Deltamethrin
Deltamethrin có dạng bột tinh thể màu trắng, bền ở điều kiện bình thường, phân
hủy ở nhiệt độ > 190 0C
Deltamethrin không tan trong nước, tan nhiều trong dung môi hữu cơ: Dioxan;
cyclohexanone; dicloromethane; Acetone; Benzen. Bền trong môi trường acid hơn
môi trường kiềm, tương đối bền dưới tác động của không khí, nhưng dưới tác động
của ánh nắng mặt trời hoặc tia tử ngoại bị phân huỷ.
Liều gây độc LD50 = 5000mg/kg (đối với chuột), LD50 = 29040 mg/kg (đối với
thỏ), diệt được nhiều loại côn trùng y học, trừ được ve, bét, chấy rận hại vật nuôi
[22].
I.3. Tổng quan về Chè
Việt Nam nằm trong vùng gió mùa Đông Nam Á, khí hậu và đất đai rất thích hợp
với sinh trưởng cây chè. Hầu hết các tỉnh đều trồng chè với tổng diện tích hiện nay
đạt trên 100000 ha, nhưng vị trí quan trọng tại 6 vùng chè tập trung dưới đây [8].
Vùng chè Tây Bắc
Giống chè được trồng chủ yếu ở đây là: Giống chè Shan và giống chè Trung du,
trong đó giống chè Shan phù hợp và phát triển tốt hơn cho chất lượng cao hơn. Hiện
nay đã trồng thêm một số giống chè mới như LDP1, LDP2, TR777, Đại bạch trà…
Vùng này có đơn vị trồng và chế biến chè lớn là: Công ty chè Mộc Châu và công ty
chè Tam Đường, sản phẩm chủ yếu là chè đen (OTD và CTC) và chè xanh có chất
lượng tương đối tốt.
Vùng chè Việt Bắc – Hoàng Liên Sơn

15

Đây là một vùng chè rất quan trọng của Việt Nam, có hai trình độ sản xuất quảng
canh và thâm canh khác nhau rõ rệt. Đó là tiểu vùng chè rừng dân tộc và tiểu vùng
chè đồi công nghiệp với trình độ thâm canh cao hơn.
Sản lượng búp chè tươi chiếm 31.15% tổng sản lượng chè búp tươi cả nước.
Giống chè chủ yếu là chè Shan và Trung du, hiện nay đã có một số giống mới như:
Bát Tiên, Đại Bạch trà, TR777, LDP1, … đang được trồng khảo nghiệm.
Vùng chè Trung du Bắc Bộ
Vùng chè Trung du Bắc Bộ nằm tại ranh giới giữa miền núi và miền đồng bằng
Bắc Bộ. Sản lượng chè búp tươi chiếm khoảng 26.22% tổng sản lượng chè búp tươi
cả nước. Giống chè chủ yếu là chè Trung du và một số giống mới PH1, LDP1, …
Vùng chè Bắc Trung Bộ
Đây là một vùng chè lâu đời của Việt Nam, trước thời kỳ Pháp thuộc người dân ở
đây đã trồng và biết chế biến chè đơn giản gọi là chè Bạng (Thanh Hóa). Các giống
chè được trồng: chè Trung du, PH1 và một số giống của địa phương: chè Gay của
Nghệ An… Sản phẩm chủ yếu là chè đen xuất khẩu và chè xanh nội tiêu.
Vùng chè Tây Nguyên
Giống chè chủ yếu của vùng này là chè Shan, chè Ấn Độ gieo bằng hạt. Sản
phẩm chủ yếu là chè đen (OTD và CTC) xuất khẩu, chè xanh xuất khẩu và nội tiêu.
Sản lượng chè búp tươi chiếm 31% tổng sản lượng chè búp tươi cả nước, trong
đó tỉnh Lâm Đồng có sản lượng chè búp tươi lớn nhất nước.
Vùng chè Duyên Hải miền Trung
Phần lớn các vườn chè dọc theo duyên hải Trung Bộ, điều kiện khí hậu nắng
nóng gây ảnh hưởng xấu tới việc thực hiện quy trình công nghệ chế biến chè đen,
nên chỉ tập trung vào sản xuất chè xanh tiêu thụ trong nước là chính, chất lượng
trung bình, sản lượng không nhiều.
Thành phần hóa học của chè
16

Nƣớc
Nước là thành phần chủ yếu trong búp chè. Trong búp chè (1 tôm + 3 lá) hàm
lượng nước thường có từ 75 ÷ 82%. Hàm lượng nước trong búp chè thay đổi tùy
theo giống, tuổi cây, đất đai, kỹ thuật canh tác, thời gian hái và tiêu chuẩn
hái…[10].
Polyphenol
Nhóm các hợp chất polyphenol là thành phần được quan tâm nhiều nhất trong
chè. Cá cấu tử chính chiếm đa số là các catechin (C, EC, EGCG, EGC, ECG, …).
Ngoài ra trong thành phần polyphenol của chè còn có một số chất khác với tỉ lệ thấp
như các flavonol (quercetin, kaempferon, rutin, …), các dẫn xuất glucosid, các
leucoanthocyanin, theaflavin, thearubigin.[10].
Alkaloid
Trong chè có các alkaloid sau: cafein, theobromin, theophilin, adenin, guanin.
Trong đó nhiều nhất là cafein, hàm lượng từ 3 ÷ 5% tổng lượng chất khô trong chè
tươi, thường nhiều hơn cafein trong lá cà phê từ 2 ÷ 3 lần.[10]
Protein và axit amin
Protein trong búp chè phân bố không đều, chiếm khoảng 15% tổng lượng chất
khô của lá chè tươi. Các axit amin cơ bản trong lá chè bao gồm: aspartic, arginin,
alutamic, serin, glutamin, tyrosin, valin, phenylalanin, leucin, isoleucin và theanin
… Trong đó theanin chiếm hàm lượng cao nhất, khoảng 50 ÷ 60% tổng hàm lượng
axit amin tự do, theanin là axit amin đặc trưng của cây chè.[10]
Gluxit và pectin
Trong lá chè chứa rất ít gluxit hòa tan, các gluxit không hòa tan chiếm tỉ lệ lớn.
Pectin làm cho chè có mùi táo chín trong quá trình làm héo, làm chè dễ xoăn khi
chế biến nhưng dễ hút ẩm nên làm ảnh hưởng xấu tới quá trình bảo quản chè.[10]
Các sắc tố trong chè
17


Trong lá chè có các sắc tố chính đó là diếp lục tố (chlorophyl), tiếp đến là các sắc

tố phụ carotenoid và xanthophyl.[10]
Vitamin
Các loại vitamin có trong chè rất nhiều. Hàm lượng một số vitamin trong chè tính
theo mg/1000g chất khô như sau: Vitamin A (54.6); B1 (0.70); B2 (12.20); PP
(47.0); C (27.0)… Đặc biệt hàm lượng vitamin C ở trong chè tươi nhiều hơn cam
chanh từ 3 ÷ 4 lần. Quá trình chế biến chè đen làm cho vitamin C giảm đi nhiều vì
nó bị oxy hóa, còn trong chè xanh thì nó giảm đi không đáng kể.[10]
Emzym
Trong búp chè non có hầu hết các loại men, chủ yếu gồm hai nhóm chính:
Nhóm thủy phân: men amylaza, glucoxidaza, proteaza và một số men khác.
Nhóm oxy hóa khử: chủ yếu là hai loại peroxidaza và polyphenol oxidaza.[10]
Các hợp chất khác[10]
Tinh dầu: Thành phần tinh dầu chè chiếm tỉ lệ rất thấp trong tổng khối lượng của
lá chè (<0,01%). Các thành phần đã được nhận diện trong tinh dầu chè bao gồm
linalol, delta-cardinene, geraniol, nerolidol, alpha-terpineol, cis-jasmone, indone,
beta-ionone, 1-octanal, indole-3-carbinol, beta-caryophyllene…
Chất béo và các axit béo tự do: Các hợp chất lipid, phospholipid và các axit béo
chiếm khoảng 5 ÷ 6% trong lá chè. Các axit béo tự do tìm thấy trong lá chè có
linolenic, linoleic, oleic và palmitic…
Carotenoid:β-caroten, lutein, violaxanthin và neoxanthin có trong lá chè.
Axit hữu cơ: Trong chè có các axit như citric, tartaric, malic, oxalic, fumaric,
cafeic, quinic, succinic, clorogenic, neo-clorogenic, p-coumarylquilic, ellagic…
Kim loại: Các chất vô cơ chiếm khoảng 5 ÷ 6% khối lượng khô của chè, biến đổi
khá nhiều tùy theo thổ nhưỡng vùng đặc trưng.
Hiện trạng chè tại Việt Nam hiện nay:
18


Theo thống kê của Bộ Nông nghiệp và Phát triển Nông thôn (NN&PTNT), năm
2014, xuất khẩu chè chính ngạch của nước ta đạt 133.000 tấn, thu về 230 triệu USD

và là nước đứng thứ 5 trên thế giới về xuất khẩu chè (sau Trung Quốc, Ấn Độ,
Kenya và Sri Lanka). Mặc dù lượng xuất khẩu lớn như vậy, nhưng do chè Việt Nam
chủ yếu xuất thô nên kim ngạch xuất khẩu chưa cao, giá chè xuất khẩu của nước ta
lại chỉ bằng một nửa so với giá chè bình quân trên thế giới. 6 tháng đầu năm 2015,
xuất khẩu chè ước đạt 54 nghìn tấn với giá trị đạt 90 triệu USD, giảm 6,7% về khối
lượng và giảm 4,1% về giá trị so với cùng kỳ năm 2014.
Tuy nhiên, những năm gần đây, sản xuất chè hiện nay vẫn năng suất thấp, hiệu
quả kinh tế không cao. Phân tích nguyên nhân của thực trạng này, các nhà quản lý
và chuyên gia cho rằng, đó là do sản xuất còn manh mún, tổ chức sản xuất chè chưa
tốt, thiếu liên kết với thị trường; người dân thiếu kiến thức; quản lý thuốc BVTV
còn nhiều bất cập; tổ chức theo dõi và kiểm tra đánh giá ATTP còn lỏng lẻo, không
quản lý tận gốc.
Ông Phạm Đồng Quảng, Cục trưởng Cục Trồng trọt thẳng thắn nhìn nhận:
Ngành chè quy mô sản xuất nhỏ, bình quân khoảng 0,2 ha/hộ nên rất khó tiếp cận
các thiết bị kỹ thuật mới và chứng nhận chè an toàn. Nhiều cơ sở chế biến được cấp
giấy phép sản xuất, nhưng không có vùng nguyên liệu; trình độ tay nghề chế biến
thấp, chất lượng chè không cao.
Hơn nữa, trong bối cảnh hội nhập kinh tế thế giới có thể giúp cho việc xuất khẩu
trở nên dễ dàng hơn do các hàng rào thuế quan dần được gỡ bỏ, nhưng đồng thời lại
bị hạn chế bởi việc xuất hiện thêm nhiều hàng rào kỹ thuật khắt khe, đặc biệt là vấn
đề an toàn thực phẩm đối với các mặt hàng nông sản.
I.4. Tổng quan về các kỹ thuật xử lý mẫu
Xử lý mẫu là định nghĩa thường dùng để chỉ các bước tách chiết, làm sạch chất
phân tích ra khỏi nền mẫu.[4,5,6]
*Tách chiết:

19


Tách chiết là bước quan trọng trong quá trình phân tích, trong bước này cần phải

lựa chọn dung môi để chuyển chất cần xác định từ mẫu phân tích ra dung môi chiết.
Có nhiều loại dung môi khác nhau được lựa chọn để chiết mẫu. Dung môi được lựa
chọn cần phải hòa tan tốt các chất cần chiết nhằm đạt được hiệu suất thu hồi cao
nhất. Với những mẫu có hàm lượng nước cao, dung môi chiết có thể là acetone,
ethyl acetat , axetonitril, hoặc hỗn hợp các dung môi như hỗn hợp axeton : n-hexan ,
hỗn hợp axeton : diclometan. Đối với những mẫu có hàm lượng nước thấp dung môi
chiết có thể dùng hỗn hợp axeton: nước, thể tích dung môi có thể từ 100ml đến
200ml tùy phương pháp.
* Làm sạch:
Yêu cầu của bước tách chiết mẫu trong phương pháp phân tích đa dư lượng các
thuốc BVTV phải tách chiết được nhiều loại thuốc BVTV cùng một lúc. Tuy nhiên,
trong quá trình chiết suất có rất nhiều tạp chất đi kèm theo vào dịch chiết, bước làm
sạch được thực hiện với mục đích loại bỏ các tạp chất đi kèm mà vẫn giữ được chất
cần phân tích. Có hai phương pháp làm sạch thường được sử dụng:
I.4.1. Kỹ thuật chiết lỏng - lỏng.
Chiết lỏng - lỏng là kỹ thuật đã được sử dụng từ rất lâu trong phòng thí nghiệm.
Là kỹ thuật được dùng rất phổ biến để chuyển chất phân tích hòa tan trong một
dung môi hoặc mẫu dạng lỏng sang dung môi hoặc hỗn hợp dung môi khác. Dung
môi dùng để chiết không hòa tan với mẫu hoặc dung môi chứa chất cần chiết. Lựa
chọn dung môi chiết phụ thuộc vào tính tan của chất phân tích ở trong dung môi đó
và vào sự dễ dàng tách được chất cần tách ra khỏi mẫu.
Các dung môi thường sử dụng để chiết các hoạt chất BVTV là ethylacetat,
chloroform, diclomethan, aceton…hoặc có thể kết hợp dung môi theo tỷ lệ thích
hợp làm tăng hiệu suất chiết. Tuy nhiên trong mẫu chè thường hay sử dụng dung
môi chiết là n- hexan.

20


Hiệu quả của phương pháp chiết phụ thuộc vào hệ số phân bố và tỉ số thể tích của

mẫu với dung môi chiết. Hệ số phân bố có thể được cải thiện nhờ thay đổi pH mẫu,
khử muối hoặc sử dụng ion đối... [2,14,15]

Hình 1.9: Chiết lỏng-lỏng trên phễu chiết. (a) trước khi chiết, 100% chất
phân tích trong pha 1. (b) Sau khi chiết, hầu hết chất cần phân tích trong pha 2.
Chiết lỏng lỏng không nhất thiết phải thực hiện bằng phễu chiết, có thể tiến hành
chiết lỏng lỏng bằng cách thêm dung môi chiết vào ống nghiệm đựng mẫu.
I.4.2. Kỹ thuật chiết pha rắn.
Chiết pha rắn là quá trình chiết bao gồm một pha rắn và một pha lỏng. Các cấu tử
cần chiết và các chất cản trở (tạp chất) nằm trong pha lỏng[19,24]. Trong trường
hợp lý tưởng, khi cho chảy qua cột nhồi chất hấp phụ chuyên dụng, các cấu tử cần
chiết được lưu giữ lại trên chất hấp phụ, còn các tạp chất không bị lưu giữ, được
thải loại ra khỏi cột theo dòng chảy, hoặc ngược lại các chất cản trở được lưu giữ
trên chất hấp phụ, còn các cấu tử cần chiết không bị lưu giữ chảy ra khỏi cột. Trong
đa số các trường hợp, các cấu tử cần chiết và tạp chất cùng bị lưu giữ trên chất hấp
phụ. Khi đó cần rửa chọn lọc bằng những dung môi (dung dịch) đủ mạnh để loại
các tạp chất, nhưng lại đủ yếu để các cấu tử cần chiết nằm lại sau, hoặc rửa giải
chọn lọc chất cần chiết trong dung môi và để các tạp chất bị lưu giữ mạnh trên chất
hấp phụ.
21


Chiết pha rắn làm việc dựa trên nguyên tắc của sắc ký lỏng. Nhờ những tương tác
mạnh nhưng bất thuận nghịch giữa chất phân tích (chất cần chiết) và bề mặt của pha
tĩnh (chất hấp phụ), còn sự tương tác giữa pha tĩnh và các tạp chất trong mẫu có thể
không xảy ra hoặc xảy ra ở mức độ khác với chất phân tích. Do sự khác nhau trong
tính chất hóa học và vật lý giữa chất phân tích và tạp chất mà chúng được lưu giữ
lại ở những phạm vi khác nhau. Điều này cũng có thể đạt được nhờ thay đổi pH
hoặc lực ion của dung dịch mẫu.
Kỹ thuật này dùng để chiết trực tiếp mẫu lỏng hoặc làm sạch chất phân tích đã

được chiết bằng dung môi theo kỹ thuật khác. Kỹ thuật SPE cũng được dùng để làm
giàu mẫu. Thông thường nếu nồng độ chất phân tích trong mẫu quá thấp làm thiết bị
phân tích khó phát hiện, cần phải sử dụng kỹ thuật SPE để làm giàu chất phân tích
để thiết bị có thể phát hiện đồng thời cũng loại bỏ tạp chất ra khỏi chất phân
tích.[19,25,27,30]
Chất hấp phụ[34]
Chất hấp phụ được chia thành pha tĩnh đảo, pha tĩnh thuận và nhựa trao đổi ion.
Các chất hấp phụ pha đảo là pha tĩnh không phân cực, khi cho mẫu phân tích
chảy qua sẽ giữ lại các chất phân tích không phân cực và cho các chất phân cực
chảy qua cột. Nhờ vậy, các chất hấp phụpha đảo được dùng để chiết các chất phân
tích không phân cực và phân cực vừa từ các mẫu nước.
Các chất hấp phụ pha thuận là pha tĩnh phân cực, khi cho mẫu phân tích chảy qua
sẽ giữ lại các chất phân tích phân cực và cho các chất không phân cực chảy qua cột.
Nhờ vậy, các chất hấp phụ pha thuận được dùng để chiết các chất phân tích phân
cực từ các mẫu không phân cực.
Chất hấp phụ là nhựa trao đổi ion được sử dụng hoặc là hệ pha thường hoặc là hệ
pha ngược, các chất phân tích là ion tích điện ngược dấu với ion trên nhựa trao đổi
ion được giữ lại trong cột. Các dung môi hữu cơ hoặc dung dịch chứa các ion đối có
ái lực ion mạnh hơn được sử dụng để rửa giải chất cần phân tích ra khỏi cột. Các
22


chất hấp phụ nhựa trao đổi ion cho phép tách các chất phân tích ion từ các mẫu phân
cực và không phân cực.
Để làm sạch mẫu bằng SPE thường sử dụng các bước sau.
Bước 1- Điều kiện hoạt hóa cột (luyện cột): Luyện cột chiết pha rắn nhằm hoạt hóa
cột chuẩn bị nhận mẫu.
Bước 2-Chuyển mẫu vào cột chiết: Chuyển mẫu chiết lên cột, sau đó sử dụng áp
suất giảm hoặc để mẫu tự chảy với tốc độ khoảng 1-3 ml/phút tùy thể tích cột.
Bước 3- Loại tạp chất: Sử dụng dung môi hoặc hỗn hợp dung môi thích hợp để rửa

giải tạp chất bẩn ra trước,
Bước 4-Rửa giải hợp chất cần phân tích: Sử dụng lượng nhỏ dung môi hữu cơ mà
nó chỉ rửa giải hay chiết các hợp chất quan tâm và để lại tạp chất không loại được
trong quá trình rửa.
Hoạt hoá

Nạp mẫu

Loại tạp chất

Rửa giải

Hình 1.10: Các bước tiến hành SPE

I.5. Tổng quan về phƣơng pháp sắc ký khí khối phổ
Phương pháp phân tích sắc ký khí detector khối phổ là một phương pháp phân
tích hóa lý được sử dụng rộng rãi trong nhiều ngành khoa học hiện nay như y dược
học, hóa học, hình sự, môi trường, ....Đây là phương pháp phân tích hiện đại, có độ
23


chính xác cao thường được dùng để khẳng định các kết quả cuối cùng của phép
phân tích lượng vết.
Thiết bị phân tích sắc ký khí khối phổ gồm có thiết bị sắc ký khí kết nối với
detector khối phổ.Mẫu sau khi được tách trên cột phân tích của thiết bị sắc ký khí sẽ
được detector khối phổ (MSD) nhận biết và cho ra kết quả dưới dạng sắc ký đồ và
phổ khối. Kết quả nhận biết của detector khối phổ có ưu điểm hơn các detector khác
là ngoài việc cho thông tin về thời gian lưu, diện tích píc của chất thì còn cho thông
tin về phổ khối lượng của chất, từ đó sẽ giúp cho định tính các chất chính xác hơn
hay so sánh với thư viện phổ để phát hiện ra các chất cần thiết khác. [3]

Như vậy đề tài sử dụng phương pháp sắc ký khí khối phổ sẽ giúp cho việc định
tính, định lượng các HC BVTV một cách chính xác dựa vào kỹ thuật phân tích lựa
chọn các mảnh phổ khối của từng chất (SIM), mảnh phổ lựa chọn để phân tích phải
có tính chất đặc trưng và là mảnh có tín hiệu cao nhất. Kỹ thuật phân tích Scan của
khối phổ cho phép thu nhận toàn bộ các mảnh phổ khối của chất phân tích thể hiện
trên từng píc, dựa vào so sánh thư viện phổ sẽ cho chúng ta biết được píc đó là chất
gì.
I.5.1. Cấu tạo của hệ thống sắc ký khí khối phổ.
Cấu tạo của thiết bị sắc ký khí (GC) khối phổ (MS) gồm có các bộ phận như sau:
[3,21]
1: Nguồn khí mang
2: Bơm chân không
3: Buồng bơm mẫu

5: Cột tách sắc ký
6: Detector MS
7: Thiết bị thu nhận và xử lý tín hiệu.
24


5

3

4

1
2
6

7
ết bị sắc ký khí khố

Hình 1.11:

Nguồn khí mang: Thiết bị sắc ký khí kết nối detector khối phổ chỉ sử dụng khí
trơ là heli hoặc hydro. Các khí này có độ tinh khiết cao (99,999%), nguồn khí phải
có van điều chỉnh áp suất và phải được nối với các hệ thống lọc khí trước khi vào
thiết bị sắc ký. Với khí hydro hiện nay thường có máy sinh khí, còn khí heli vẫn
được nạp trong chai. Nguồn khí mang này dùng để tách các cấu tử trong cột sắc ký
và tốc độ dòng khí được điều khiển bằng điện[20]
Bơm chân không: Có nhiệm vụ tạo môi trường chân không trong buồng ion hóa
mẫu đạt khoảng 10 -5 torr trong MSD. Thiết bị sắc ký trước đây sử dụng 2 bơm gồm
sơ cấp và thứ cấp do đó thời gian đạt được áp suất làm việc mất dài hơn 2 giờ. Hiện
nay các nhà sản xuất sử dụng bơm turbo do đó thời gian đạt được áp suất làm việc
nhanh hơn rất nhiều.
Cột sắc ký khí: Là bộ phận rất quan trọng của thiết bị sắc ký, được thể hiện thông
qua khả năng lưu giữ và tách các chất trong mẫu phân tích. Cột phân tích hay được
ví như là trái tim của hệ thống sắc ký khí. Có hai loại cột phổ biến là cột nhồi và
cột mao quản. Cột nhồi thường có kích thước đường kính lớn hơn nhưng độ dài lại
ngắn hơn cột mao quản, do đó khả năng tách chất cũng như hiệu quả phân tích của

25