Phân tích sắc kí khối phổ GCMS

Sác ký khí khối phổ phân tích các HCBVTV
Trong khoảng hai chục năm trở lại đây, nhất là từ sau
năm 2000 các hệ máy sắc ký khí khối phổ (GC/MMS) là
một phơng tiện phân tích công cụ vô cùng quan trọng
trong phân tích xác định lợng tồn d các hoá chất bảo
vệ thực vật (HCBVTV) trong nhiều đối tợng khác nhau,
nh sinh học, thực phẩm, rau quả, nguyên liệu dợc, đất
trồng trọt và nớc.
Sau đây xin giới thiệu vài ứng dụng ở nớc ta trong
mấy năm qua đã ứng dụng có hiệu quả trong phân tích
xác dịnh các HCBVTC trong lĩnh vực nguyên liệu dợc,
đất trồng trọt và phân tích môi trờng. Đến nay tren cả
nứơc chúng ta đã có trên hai chục phòng thí nghiệm
phân tích có đợc trang bị các hệ GC/MMS điện đại.
1. Xác định các HCBVTV trong dợc liệu
1a). Các chất BVTV, số khối và điều kiện phân
tích
Các kết quả nghiên cứu phân tích các hoá chất BVTV
trong đối tợng này đợc trình bày trong các bảng 1 và 2
sau đây.
Bảng 1a. Các mảnh ion và ion phân tử đặc trng các
chất họ OC
Sử dụng để ĐT và ĐL các OC bằng GC/MS (Mode Sim)
Phân tích dợc liệu thuốc Đông-Y [10]
No

Tên chất OC

Mảnh đặc

Khối (m/Z)

trng

1
2
3
4
5
6
7
8
9

-HCH
-HCH
-HCH
-HCH
Heptachlor
Aldrin
Heptachlor Expoxid
-Chlordan
4,4-DDE

111, 181, 183
109, 111, 181
57, 71, 85
111, 145, 181
65, 100, 274
66, 79, 263
81, 353, 355

373, 375, 377
159, 195, 241

181
109
57
181
100
79
81
373
241


10
11
12
13
14
15
16
17
18
19
20

Endosulfan I
-Chlordan
Dieldrin
Endrin

4,4-DDD
Endosulfan II
Endrin aldehyd
Endosulfan sulfat
4,4-DDT
Endrin keton
Methoxychlor

373, 375, 377
246, 316, 318
57, 79, 82
67, 79, 81
165, 235, 239
195, 241, 339
67, 245, 345
237, 272, 387
165, 199, 235
67, 315, 317
152, 227, 228

373
246
79
67
235
241
67
387
235
67

227

Bảng 1b. Các ion phân tử và mảnh ion đặc trng của
các OP
Sử dụng để ĐT và ĐL các OC bằng GC/MS
Phân tích dợc liệu [10]
No

1

Tên chất OP

2
3

o,o,o-Triethyl
phosphorothioat
Thionazin
Sulfotep

4

Phorat

5

Dimethoat

6
7

Disulfoton
Methyl parthion

8

Ethyl parathion

9

Famphur

Mảnh đặc trng Khối(m/Z)

65, 93, 97, 121

65

68, 96, 97, 107
93, 146, 202,
322
75, 121, 131,
260
59, 110, 156,
213
60, 61, 88, 89
63, 79, 109,
125
97, 109, 137,
291

63, 93, 125,
218

97
322
75
156
88
109
97
93

Bảng 1c. Các ion PT và mảnh ion đặc trng của họ OP
và PY
Sử dụng để ĐT và ĐL các HCBVTV bằng GC/MS


Phân tích dợc liệu [10]
No

1
2
3
4
5
6
7
8
9
10

11
12
13
14
15
16
17
18
19
20
21
22
23
24
25
26
27

Tên chất

Chlorothalonil
Hexachlorobenzen
Azimphos-methyl
Diazinon
Dichlorvos
Dimethoat
Disulfoton
Ethion
Famphur
Fenitrothion

Malation
Methamidôphos
Methidathion
Parathion Etyl
Parathion-Metyl
Phorat
Phosalon
Profenofos
Sulfotep
Thionazin
Trichlofon
Cypênmthrin
Deltamethrin
Fenvalerat
Permethrin
Fenpropathrin
Diphenylamin

m/Z cho GC/MS

264, 266, 268
247, 249, 284
77, 132, 160
137, 179, 304
109, 145, 185
110, 113, 156
97, 125, 142
97, 202, 231
63, 93, 125, 218
109, 125, 277

93, 127, 173
111, 126, 141
85, 93, 145
97, 139, 291
109, 125, 263
97, 121, 260
182, 183, 367
139, 373, 374
202, 238, 322
68, 96, 97, 107
112, 145, 185
163, 165, 181
188, 253, 255
125, 167, 182
163, 183, 184
181, 209, 265
141, 154, 169

Bảng 2a. Các điều kiện chạy GC/MS xác định HCBVTV
(Ba nhóm OC + OP + PY) Phân tích dợc liệu [10]
No

Thông số

Chỉ tiêu GC/MS

1
2

Nhiệt độ nguồn ion hoá

Nhiệt
độ
vùng
tơng
tác(interface)
Nhiệt độ detector

230 oC
280 oC

3

200 oC


4
5
6
7

Nhiệt độ cỏng bơm mẫu
Khí mang
Cột GC
Kích thớc cột

8

Tốc độ dòng khí qua cột
tách
Chế độ bơm mãu

Chế độ chạy GC
Điện thế detector
Thể tích mẫu bơm
Ap suất đàu cột
Hệ bơm mẫu

9
10
11
12
13
14

250 oC
He
MQ DB5-MS
30m. 0,32mm.
0,25m
0,96 mL/ph.
Không chia dòng
SIM và SCAN
1,2 kV
1 L
60,0 kPa
Tự động

Bảng 2b. Chơng trình nhiệt độ cho ba nhóm
OP+OP+PY
No

Nhiệt độ cột
GC
(oC)

Tốc độ tăng
nh.độ
(oC)

Thời gian duy
trì
(phút)

1
2
3

75
270
280

0
8
15

0
9
3

Bảng 2c. Các điều kiện chạy GC/MS xác định HCBVTV
họ OC

Phân tích dợc liệu [10]
No

Thông số

Chỉ tiêu GC/MS

1
2

Nhiệt độ nguồn ion hoá
Nhiệt
độ
vùng
tơng
tác(interface)
Nhiệt độ detector
Nhiệt độ cỏng bơm mẫu
Khí mang
Cột GC
Kích thớc cột

230 oC
280 oC

3
4
5
6
7

200 oC
230 oC
He
MQ DB5-MS
30m. 0,32mm.
0,25m


8
9
10
11
12
13
14

Tốc độ dòng khí qua cột
tách
Chế độ bơm mãu
Chế độ chạy GC
Điện thế detector
Thể tích mẫu bơm
Ap suất đàu cột
Hệ bơm mẫu

1,08 mL/ph.
Không chia dòng
SIM và SCAN
1,2 kV

1 L
71,0 kPa
Tự động

Bảng 2d. Chơng trình nhiệt độ cho nhóm OC
No

Nhiệt độ cột
SK
(oC)

Tốc độ tăng
Nh.độ
(oC)

Thời gian duy
trì
(phút)

1
2
3
4

120
200
270
280

0

12
8
5

2
3
9
3

Bảng 2e. Các điều kiện chạy GC/MS xác định HCBVTV
nhóm OP
Phân tích dợc liệu [10]
No

Thông số

Chỉ tiêu GC/MS

1
2

Nhiệt độ nguồn ion hoá
Nhiệt
độ
vùng
tơng
tác(interface)
Nhiệt độ detector
Nhiệt độ cỏng bơm mẫu
Khí mang

Cột GC
Kích thớc cột

230 oC
280 oC

3
4
5
6
7
8

Tốc độ dòng khí qua cột
tách
9 Chế độ bơm mãu
10 Chế độ chạy GC
11 Điện thế detector

200 oC
230 oC
He
MQ DB5-MS
30m. 0,32mm.
0,25m
1,08 mL/ph.
Không chia dòng
SIM và SCAN
1,2 kV

12 Thể tích mẫu bơm
13 Ap suất đàu cột
14 Hệ bơm mẫu

1 L
71,0 kPa
Tự động

Bảng 2f. Chơng trình nhiệt độ cho nhóm OP
No

Nhiệt độ cột
GC
(oC)

Tốc độ tăng
nh.độ
(oC)

Thời gian duy
trì
(phút)

1
2
3

70
190

280

0
14
14

4
4
3

1b). Chuẩn bị mẫu dợc liệu và nông sản
Cho xác định các HCBVTV nhóm OC,OP và PY bằng
GC/MS
1. Phơng pháp siêu âm
1.1. Chuẩn bị mẫu
- Mẫu dợc liệu: Xay nhỏ (0,1 mm).
- Dung môi chiết: Aceton/n-Hexan tỷ lệ 1/4 (V/V), D1.
- Dung môi rửa giải: Dichlomethan/n-Hexan tỷ lệ 1/2
(V/V), D2.
- Cột làm sạch: 1,5-2g SilicaGel 0,062-0,2mm (SK cột,
Merck) có trọn thêm 10% than hoạt tính (Merck).
1.2. Chiết siêu âm
- Cân 5,00 gam mẫu đã xay nhỏ vào bình chiết có 50
mL dung môi D1,
- Lắc trong 25-30 phút, chiết siêu âm 20 phút,
- Ly tâm lấy dịch lỏng,
- Lặp lại sự chiết bã 2 lần, mỗi lần 15 mL dung môi chiết
nữa,
- Gộp dịch chiết 3 lần lại,
- Cất quay chân không ở dới 40oC, đến còn 1 mL (M1).

1.3. Làm sạch và loại tạp


- Lấy dịch chiết M1 đem làm sạch qua cột (Silica Gel+C
hoạt tính),
- Dội dịch chiết M1 qua cột và để yên 5 phút,
- Rửa giải bằng 12 mL dung môi rửa giải D2 (chia làm 3
lần).
- Thu dịch rửa giải (M2) để xác định các chất bằng
GC/MS.
2. Phơng phá chiết Soxhlet
2.1. Chuẩn bị mẫu
- Mẫu dợc liệu: Xay nhỏ (0,2 mm).
- Dung môi chiết: Aceton/n-Hexan tỷ lệ 1/1 (V/V), D3.
- Dung môi rửa giải: Dichlomethan/n-Hexan tỷ lệ 1/2
(V/V), D2.
- Cột làm sạch: 1,5-2g SilicaGel 0,062-0,2mm (SK cột,
Merck)) có trọn thêm 10% than hoạt tính (Merck).
2.2. Chiết Soxhlet
- Lấy 5,00 gam mẫu, chiết trong 80 mL dung môi D3
trong 3 giờ.
- Lọc lấy dịch chiết,
- Cất quay chân không dịch chiết N1 ở dới 40oC đến
còn 1 mL.
- Thu đợc dịch còn lại, N1.
2.3. Làm sạch và loại tạp
- Lấy dịch chiết N1 đem làm sạch qua cột (Silica Gel+C
hoạt tính),
- Dội dịch chiết N1 qua cột làm sạch và để yên 5 phút,
- Rửa giải bằng 12 mL dung môi rửa giải D2 (chia làm 3

lần).
- Thu dịch rửa giải (N2) để xác định các chất bằng
GC/MS.
Sau đây là các sắc đồ của ba nhóm HCBVTV OC,
OP, NC và PY đã phân tích trong các mẫu dợc liệu của
khu vực miền Bắc (2001/2006), hình 4.32.
Hình 1. Sắc đồ các HCBVTV













B¶ng 3a. Gi¸ trÞ tån d t«Ý ®a (MRL) cho phÐp
cña c¸c HCBVTV trong dîc liÖu vµ n«ng s¶n (theo USP26.2003)
N

Tªn Ho¸ chÊt

o

1
2

MRL(mg/k
g)

Alaclor (OC)
Tæng aldrin vµ dieldrin
(OC)

0,02
0,05

Ghi chó


3
4
5
6
7
8
9
1
0
1
1
1
2
1
3
1

4
1
5
1
6
1
7
1
8
1
9
2
0
2
1
2
2
2
3
2
4
2
5

Azinphos-methyl (OP)
Br«mo-propylate
(kh¸c)
Tæng chlordan (OC)
Chlorfenvinphos (OP)
Cympermethrin (OP)

Tæng DDT (OC)
Delta-methrin (PY)
Diazinon (OP)

1,0
3,0
0,05
0,5
1,0
1,0
0,5
0,5

Dichlorvos (OP)

1,0

Dithiocarbamate
(Carb.)
Tæng Endosulfan (OC)

2,0
1,0

Endrrin (OC)

0,05

Ethion (OP)

2,0

Fernithrothion (OP)

0,5

Fenvalerate (PY)

1,5

Fonofos (OP)

0,05

Tæng Heptachlor (OC)

0,05

HCB (OC)

0,1

HCH (OC), trõ -HCH

0,3

-HCH (Lindan), (OC)

0,06

Melathion (OP)

1,0

Methidathion (OP)

0,2

Parathion (OP)

0,5


2
6
2
7
2
8
2
9
3
0
3
1
3
2

Methyl-Parathion (OP)

0,2

Ethyl-Parathion (OP)

0,3

Permethrrin (PY)

1,0

Phosalon (OP)

0,1

Pirimiphos-methyl (OP)

4,0

T«ng Pyrethrins (PY)

3,0

Quintozen (kh¸c)

1,0

B¶ng 3b. Gi¸ trÞ tån d t«Ý ®a (MRL) cho phÐp
cña c¸c HCBVTV trong dîc liÖu (theo ViÖt nam ®Ò
nghÞ, 2000)
N

Tªn Ho¸ chÊt

o

1
2
3
4
5
6
7
8
9
1
0
1
1

MRL(mg/k
g)

Alaclor (OC)
Azinphos-methyl (OP)
Chlorfenvinphos (OP)
Chlorpiriphos (OP)
Chlorpiriphos-Methyl
(OP)
Cypermethrin
(tæng

c¸c ®p)
Delta-Methrin (PY)
Diazinon (OP)
Dichlorvos (OP)
Dimethoat (OP)

0,02
1,0
0,5
0,2
0,1

Disulfoton (OP)

0,05

1,0
0,5
0,5
1,0
1,0

Ghi chó


1
2
1
3
1

4
1
5
1
6
1
7
1
8
1
9
2
0
2
1
2
2
2
3
2
4
2
8

Dithiocarbamat

2,0

Endrrin (OC)

0,05

Ethion (OP)

1,5

Fenitrothion (OP)

0,5

Fenvalerat (PY)

1,5

Fonofos (OP)

0,05

Methamidofos (OP)

0,01

Methidathion (OP)

0,2

Melathion (OP)

1,0

Methoxychlor (OC)

0,01

Permethrin (PY)

0,5

Phosalon (OP)

0,1

Ethyl-Parathion (OP)

0,3

Pirimiphos-methyl (OP)

3,0

B¶ng 4. LiÒu ADI (D50) cña mét sè HCBVTV (OC-OP-PY)
(theo USP-26.2003)
N

Tªn Ho¸ chÊt

ADI(mg/kg)

Ghi chó

0,0001
0,005
0,001
0,01
0,005

Nhãm OC
OC
OC
OC
OC

o

1
2
3
4
5

Aldrin
Endrrin
Chlordan
HCH
DDT


6
7
8

9
1
0
1
1
1
2
1
3
1
4
1
5
1
6
1
7
1
8
1
9
2
0
2
1
2
2
2
3
2

4
2
5
2
6
2
7

Lindan
§ieldrin
Heptacholor
Endosulfan
Methoxychlor

0,01
0,0001
0,0005
0,0008
0,005

OC
OC
OC
OC
OC

Chlorpyrifos

0,01

Nhãm OP

Malathion

0,02

OP

Diazinon

0,005

OP

Methidathion

0,005

OP

Diclorvos

0,005

OP

Phenthoat

0,003

OP

0,05

OP

Phoszlon

0,001

OP

Dimethoat

0,002

OP

0,01

OP

Ethoprofos

0,0003

OP

Profenofos

0,01

OP

0,003

OP

Tricorfon

0,01

OP

Fenthion

0,001

OP

0,05

Nhãm PY

0,003

PY

Dicrotophos

Pirimiphos-methyl

Fenitrothion

Alfa-Cypermethrin
(II)
Fenpropathrin (II)


2
8
2
9
3
0
3
1
3
2
3
3

Cypermethrin (II)

0,05

PY

Fenvalerat (II)

0,02

PY

Delta-Methrin (II)

0,01

PY

Lamda-Cyhalothrin
(II)
Esfenvalerat (II)

0,02

PY

0,0

PY

Permethrin (III)

0,05

PY

2). Xác định các HCBVTV trong mẫu đất
Trong phần này sẽ có các vấn đề sau đây:

2a). Chuẩn bị mẫu
Theo sơ đồ trong bảng 5 sau đây.
2b). Điều kiện chạy sắc ký GC/MS/MS
Hệ máy GC/MS Shimadzu Model 2010/MS hay loại tơng đơng.
Theo các điều kiện:
- Nhiệt độ nguồn ion: 260 oC
- Nhiệt độ bộ kết nối: 280 oC
- Chế độ Scan theo m/Z:
+ Bắt đầu ở số khối 50
+ Kết thúc ở số khối 700
+ Tốc độ quét 1420 (m/Z)/s.
- Chế độ SIM:
+ Dùng mảnh chính để PT-ĐL
+ Dùng mảnh chính và phụ để PT-ĐT
- Thời gian lu và các mảnh khối m/Z đợc chỉ ra trong
bảng 4.12.
Bảng 5. Sơ đồ chiết xử lý mẫu đất lấy các HCBVTV

(cả bốn nhóm: OC, OP, CB và PY)
Lấy 10 gam mẫu đã nghiền mịn (0,1 mm)
vào ống nghiệm Teflon 50 mL, nhũ hoá bằng


10 mL nớc cất

Thêm 10 mL ACN, lắc đều 2 phút

Thêm 4 gam MgSO4 và 1 gam NaCl, lắc
mạnh 2 phút,
Ly tâm 5 phút ở tốc độ 4000 vg/ph.

Đợc dung dịch chiết HCBVTV của mẫu mẫu,
M1

Lấy 2 mL dung dịch M1 vào ống nghiệm 25
mL,
thêm 50 mg PSA và 150 mg GCB,
Lắc mạnh trong 1 phút

Ly tâm ở 4000 vg/ph trong 5 phút
đợc dung dịch mẫu M2 sạch (mẫu phân
tích)

Lấy dung dịch mẫu M2 bơm vào cột sắc ký
của hệ GC/MS.
Chú giải:
PSA: Primary Secondary Amine. GCB: Graphite Carbon Black
OC: Organochlorines. OP: Organophosphorous
CB: Carbamate. PY: Pyrethroide

2c). Chọn khối của chất để xác định
Bảng 6. Bảng các mảnh m/Z chính và phụ của 100
HCBVTV
No

Tên chất

t(phú
t)

Mảnh

Mảnh