luận văn thạc sĩ áp dụng phương pháp sắc kí khí để định lượng bifenthrin trong mực khô

BỘ GIÁO DỤC
VÀ ĐÀO TẠO

VIỆN HÀN LÂM KHOA HỌC
VÀ CÔNG NGHỆ VIỆT NAM

HỌC VIỆN KHOA HỌC VÀ CÔNG NGHỆ
-----------------------------

Nguyễn Thị Thanh Vân

ÁP DỤNG PHƯƠNG PHÁP SẮC KÝ KHÍ ĐỂ ĐỊNH LƯỢNG
BIFENTHRIN TRONG MỰC KHÔ

LUẬN VĂN THẠC SĨ HÓA HỌC

Hà Nội – 2019


BỘ GIÁO DỤC
VÀ ĐÀO TẠO

VIỆN HÀN LÂM KHOA HỌC
VÀ CÔNG NGHỆ VIỆT NAM

HỌC VIỆN KHOA HỌC VÀ CÔNG NGHỆ
-----------------------------

Nguyễn Thị Thanh Vân

ÁP DỤNG PHƯƠNG PHÁP SẮC KÝ KHÍ ĐỂ ĐỊNH LƯỢNG

BIFENTHRIN TRONG MỰC KHÔ

Chuyên ngành: Hóa phân tích
Mã số: 8440118

LUẬN VĂN THẠC SĨ HÓA HỌC

NGƯỜI HƯỚNG DẪN KHOA HỌC: PGS.TS NGUYỄN QUANG TRUNG
TS. VŨ ĐỨC NAM

Hà Nội – 2019


LỜI CAM ĐOAN
Tôi xin cam đoan các nội dung, số liệu, kết quả nghiên cứu nêu trong luận
văn là trung thực và chưa được công bố trong bất kỳ công trình khoa học nào
khác.
TÁC GIẢ LUẬN VĂN

Nguyễn Thị Thanh Vân


LỜI CẢM ƠN
Nghiên cứu này được tài trợ bởi Quỹ Phát triển Khoa học và Công nghệ Quốc
gia (NAFOSTED) trong đề tài mã số 104.04-2018.331.

Lời đầu tiên cho em gửi lời cảm ơn sâu sắc tới PGS.TS Nguyễn Quang
Trung và TS. Vũ Đức Nam đã tận tình hướng dẫn và tạo mọi điều kiện giúp đỡ
em trong suốt quá trình thực hiện và viết luận văn.
Tôi xin được gửi lời cảm ơn chân thành tới Ban giám đốc Trung tâm Nghiên

cứu và Chuyển giao Công Nghệ và các anh chị tại Phòng thí nghiệm trọng điểm
về An toàn thực phẩm và Môi trường đã tạo mọi điều kiện thuận lợi cho tôi được
học tập và nghiên cứu trong môi trường hiện đại.
Em xin bày tỏ lòng biết ơn sâu sắc tới các thầy cô giáo giảng dạy tại khoa
Hóa, đặc biệt là các thầy cô trong bộ môn Hóa Phân tích, đã cho em những kiến
thức quý giá trong quá trình học tập và thực hiện đề tài này.
Em xin bày tỏ lòng biết ơn sâu sắc tới các thầy cô tị Học viện Khoa học và
Công nghệ đã tạo điều kiện tốt nhất để em dược học tập và hoàn thành luận văn.
Tôi cũng xin gửi lời cảm ơn các anh chị, bạn bè của tập thể lớp cao học hóa
k27, đặc biệt là những người bạn trong nhóm hóa phân tích k27 đã giúp đỡ, chia
sẻ những khó khăn trong suốt quá trình tôi học tập và thực hiện đề tài này.
Cuối cùng tôi xin gửi lời cảm ơn tới gia đình và bạn bè đã luôn động viên,
chia sẻ mọi khó khăn cùng tôi.
Hà Nội, ngày tháng
Học viên

năm 2019

Nguyễn Thị Thanh Vân



1

MỤC LỤC
LỜI CẢM ƠN .................................................................................................... 4
DANH MỤC TỪ VIẾT TẮT ............................................................................ 4
DANH MỤC BẢNG .......................................................................................... 5
DANH MỤC HÌNH ........................................................................................... 6
MỞ ĐẦU ............................................................................................................ 7

CHƯƠNG 1: TỔNG QUAN ............................................................................. 8
1.1 GIỚI THIỆU VỀ THUỐC BẢO VỆ THỰC............................................... 8
1.1.1 Khái niệm ............................................................................................ 8
1.1.2 Phân loại ............................................................................................. 8
1.1.3 Tác hại của thuốc bảo vệ thực vật ................................................... 10
1.1.4 Tình hình sử dụng thuốc bảo vệ thực vật ........................................ 11
1.1.5 Tình hình ngộ độc hóa chất bảo vệ thực vật ................................... 13
1.2 GIỚI THIỆU VỀ HÓA CHẤT BẢO VỆ THỰC VẬT LOẠI THUỐC TRỪ
SÂU ............................................................................................................... 13
1.3 GIỚI THIỆU VỀ HÓA CHẤT THỰC VẬT NHÓM PYRETHROID ...... 14
1.3.1 Giới thiệu chung ............................................................................... 14
1.3.2 Cấu tạo và tính chất bifenthrin........................................................ 15
1.4 CÁC PHƯƠNG PHÁP XỬ LÝ MẪU XÁC ĐỊNH DƯ LƯỢNG THUỐC
BẢO VỆ THỰC VẬT .................................................................................... 17
1.4.1 Phương pháp chiết lỏng-lỏng ........................................................... 17
1.4.2 Phương pháp chiết pha rắn SPE ..................................................... 18


2

1.4.3 Phương pháp chiết siêu âm .............................................................. 18
1.5 CÁC PHƯƠNG PHÁP PHÂN TÍCH DƯ LƯỢNG THUỐC BẢO VỆ
THỰC VẬT ................................................................................................... 19
1.5.1. Phương pháp sắc kí lỏng hiệu năng cao ......................................... 19
1.5.2. Phương pháp sắc ký khí .................................................................. 20
CHƯƠNG 2: ĐỐI TƯỢNG VÀ MỤC TIÊU NGHIÊN CỨU ...................... 24
2.1 ĐỐI TƯỢNG, MỤC TIÊU VÀ NỘI DUNG NGHIÊN CỨU ................... 24
2.2 PHƯƠNG PHÁP PHÂN TÍCH SẮC KÝ KHÍ – KHỐI PHỔ ................... 24
2.3. THIẾT BỊ, DỤNG CỤ, HÓA CHẤT ...................................................... 27
2.3.1 Thiết bị .............................................................................................. 27

2.3.2 Dụng cụ ............................................................................................. 27
2.3.3 Hóa chất ............................................................................................ 27
2.4 QUY TRÌNH THỬ NGHIỆM .................................................................. 28
2.4.1 Khảo sát các điều kiện tối ưu phân tích trên thiết bị GC/MS ........ 28
2.4.2 Xây dựng đường chuẩn .................................................................... 28
2.4.3 Khảo sát các điều kiện xử lý mẫu ................................................... 29
2.4.4 Đánh giá phương pháp ..................................................................... 30
2.5 PHƯƠNG PHÁP XỬ LÝ SỐ LIỆU ......................................................... 30
2.5.1 Giới hạn phát hiện (MDL), giới hạn định lượng (MQL) ................ 30
2.5.2 Hiệu suất thu hồi .............................................................................. 31
2.5.3 Độ lặp lại ........................................................................................... 31
2.5.4 Độ tái lặp ........................................................................................... 32


3

2.5.5 Độ không đảm bảo đo của mẫu phân tích ....................................... 32
2.6 THÔNG SỐ THU THẬP MẪU ............................................................... 33
CHƯƠNG 3: KẾT QUẢ VÀ THẢO LUẬN .................................................. 35
3.1 KHẢO SÁT ĐIỀU KIỆN TỐI ƯU VÀ ĐÁNH GIÁ PHƯƠNG PHÁP
PHÂN TÍCH ..................................................................................................... 35
3.1.1 Scan lựa chọn mảnh khối chính cho hợp chất bifenthrin và đánh
giá độ ổn định về thời gian lưu ................................................................. 35
3.1.2 Khảo sát, tối ưu hóa tốc độ khí mang phân tích bifenthrin trên
GC/MS ....................................................................................................... 36
3.1.3 Khảo sát thể tích bơm mẫu .............................................................. 38
3.1.4 Xây dựng đường chuẩn xác định Bifethrin trên thiết bị GC/MS .. 38
3.1.5 Đánh giá phương pháp phân tích trên thiết bị GC/MS .................. 39
3.2 KHẢO SÁT ĐIỀU KIỆN XỬ LÝ MẪU VÀ ĐÁNH GIÁ PHƯƠNG
PHÁP ............................................................................................................. 40

3.2.1. Khảo sát lựa chọn dung môi chiết siêu âm ..................................... 40
3.2.2 Khảo sát ảnh hưởng của thời gian chiết siêu âm ............................ 41
3.2.3 Khảo sát ảnh hưởng của điều kiện bay hơi dung môi bằng khí
nitơrogen .................................................................................................... 42
3.2.4 Đánh giá hiệu suất thu hồi của hợp chất sau khi đi qua cột làm
sạch ............................................................................................................ 44
3.2.5 Kết quả thẩm định phương pháp .................................................... 45
3.3 KẾT QUẢ PHÂN TÍCH MẪU ................................................................ 47
TÀI LIỆU THAM KHẢO ................................................................................. 52


4

DANH MỤC TỪ VIẾT TẮT
ATTP: An toàn thực phẩm.
EPA: Cục Bảo vệ Môi sinh Hoa Kỳ, Cục Bảo vệ Môi trường Hoa Kỳ.
ADI: Lượng ăn vào hàng ngày có thể chấp nhận được.
LD50: Liều lượng gây chết cho 50% nhóm động vật dùng thử nghiệm.
HPLC: Sắc ký lỏng hiệu năng cao.
GC: Sắc ký khí.
ECD: Detector cộng kết điện tử.
MSD: Detector khối phổ.
MDL: Giới hạn phát hiện.
MQL: Giới hạn định lượng.
IDL: Giới hạn phát hiện của thiết bị.
IQL: Giới hạn định lượng của thiết bị.
MDL: Giới hạn phát hiện của phương pháp.
MQL: Giới hạn định lượng của phương pháp.
SIM: Chế độ chọn lọc ion.
ACN: Acetonitrile

MDL: Mức tồn dư tối đa.
BVTV: Bảo vệ thực vật.


5

DANH MỤC BẢNG
Bảng 1. Dư lượng tối đa cho phép của bifenthrin trong một số nền................... 16
Bảng 2. 1. Một số thông số cài đặt trên thiết bị GC/MS ..................................... 26
Bảng 2.2 Cách pha điểm chuẩn xây dựng đường chuẩn…………………………..29
Bảng 3. 2. Kết quả chạy lặp lại trên thiết bị GC/MS và GC/MS/MS .................. 40
Bảng 3. 3. Kết quả khảo sát thổi khí N2 ............................................................. 43
Bảng 3. 4. Hiệu suất thu hồi của Bifenthrin qua cột làm sạch ........................... 44
Bảng 3. 5. Kết quả thẩm định phương pháp ...................................................... 46


6

DANH MỤC HÌNH
Hình 1 Công thức cấu tạo của bifenthrin........................................................... 16
Hình 2. 1 Thiết bị GC 7890B/MSD 5977A ......................................................... 26
Hình 2.2 Một số hình ảnh mẫu thu thập…………………………………………….34
Hình 3. 2. Khảo sát tốc độ khí mang.................................................................. 37
Hình 3. 3. Đường chuẩn Bifenthrin ................................................................... 39
Hình 3. 4. Kết quả khảo sát dung môi chiết ....................................................... 41
Hình 3. 5. Ảnh hưởng của thời gian chiết siêu âm đến hiệu suất thu hồi ........... 42
Hình 3. 6. Quy trình phân tích bifenthrin trong mẫu mực .................................. 45


7

MỞ ĐẦU
Hiện nay, tình hình an toàn thực phẩm (ATTP) đang là vấn đề nhức nhối
trong xã hội, nó không chỉ diễn ra ở các nước đang phát triển, kém phát triển mà
còn ở cả những nước phát triển, có trình độ khoa học - công nghệ tiên tiến. Ở Việt
Nam, tình hình ATTP trong cả nước, đang tạo nhiều lo lắng cho người dân. Sức
khỏe là vốn quý của mỗi con người và của toàn xã hội, do đó vấn đề ATTP ngày
càng trở nên nóng bỏng và được cộng đồng hết sức quan tâm.
Năm 2007, Bộ Y tế đã ra quyết định số 46 về “Quy định giới hạn tối đa ô
nhiễm sinh học và hoá học trong thực phẩm’’. Theo đó hàm lượng bifenthrin đưa
vào cơ thể người hàng ngày không ảnh hưởng tới sức khỏe của con người là 0,02
mg/kg. Bifenthrin là một loại thuốc bảo vệ thực vật thuộc nhóm pyrethroid có tác
dụng diệt côn trùng ( ruồi, muỗi..) vì vậy nó được dùng để phun, xịt vào các loại
hải sản khô với tác dụng chống các loại côn trùng. Theo cơ quan bảo vệ môi trường
Hoa Kỳ ( EPA), Bifenthrin thuộc nhóm C trong phân loại các chất gây ung thư
ngoài ra bifenthrin có thể làm viêm và gây các bệnh tự miễn như hen suyễn, viêm
khớp.
Việt Nam là nước có diện tích biển lớn dọc từ Bắc vào Nam, do đó nguồn
hải sản khá đa dạng và phong phú, đặc biệt là mực. Bên cạnh mực tươi sống, mực
khô luôn là lựa chọn hàng đầu của người tiêu dùng. Vấn đề đáng quan tâm là mực
khô hiện nay có đảm bảo an toàn thực phẩm hay không. Có phải mực khô chỉ đơn
giản là mực tươi ướp muối rồi phơi nắng hay không? Từ đó chúng tôi tiến tới lựa
chọn đề tài : “Nghiên cứu và xây dựng quy trình xác định bifenthrin trong mực
khô bằng phương pháp sắc kí khí” nhằm tìm ra một quy trình để xác định hàm
lượng bifenthrin có trong mực khô.


8

CHƯƠNG 1: TỔNG QUAN

1.1 GIỚI THIỆU VỀ THUỐC BẢO VỆ THỰC
1.1.1 Khái niệm
Thuốc bảo vệ thực vật là những đơn chất hoặc hỗn hợp các chất có nguồn
gốc tự nhiên hoặc tổng hợp được dùng để chống lại dịch hại hoặc các chất có khả
năng điều tiết sự tăng trưởng của thực vật [1].
Thuốc BVTV là những hợp chất hoá học (vô cơ, hữu cơ), những chế phẩm
sinh học (chất kháng sinh, vi khuẩn, nấm, siêu vi trùng, tuyến trùng, …), những
chất có nguồn gốc thực vật, động vật, được sử dụng để bảo vệ cây trồng và nông
sản, chống lại sự phá hại của những sinh vật gây hại (côn trùng, nhện, tuyến trùng,
chuột, chim, thú rừng, nấm, vi khuẩn, rong rêu, cỏ dại, …).
Theo qui định tại điều 1, chương 1, điều lệ quản lý thuốc BVTV (ban hành
kèm theo Nghị định số 58/2002/NĐ-CP ngày 03/6/2002 của Chính phủ), ngoài tác
dụng phòng trừ sinh vật gây hại tài nguyên thực vật, thuốc BVTV còn bao gồm cả
những chế phẩm có tác dụng điều hoà sinh trưởng thực vật, các chất làm rụng lá,
làm khô cây, giúp cho việc thu hoạch mùa màng bằng cơ giới được thuận tiện (thu
hoạch bông vải, khoai tây bằng máy móc, …). Những chế phẩm có tác dụng xua
đuổi hoặc thu hút các loài sinh vật gây hại tài nguyên thực vật đến để tiêu diệt.
Ở nhiều nước trên thế giới thuốc BVTV có tên gọi là thuốc trừ dịch hại. Sở
dĩ gọi là thuốc trừ dịch hại là vì những sinh vật gây hại cho cây trồng và nông sản
(côn trùng, nhện, tuyến trùng, chuột, chim, nấm, vi khuẩn, cỏ dại, …) có một tên
chung là những dịch hại, do vậy những chất dùng để diệt trừ chúng được gọi là
thuốc trừ dịch hại.
1.1.2 Phân loại
Có nhiều cách phân loại thuốc bảo vệ thực vật tùy vào mục đích nghiên cứu
và sử dụng:


9

a, Phân loại dựa vào đối tượng sử dụng :

- Trừ sâu (Insecticide)
- Trừ nấm (Fungicide)
- Trừ cỏ (Herbicide, weed killer)
- Trừ nhện (Acaricide)
- Trừ tuyến trùng (Nermaricide)
- Trừ ốc sên (Molluscicide)
- Trừ chuột (Raticide)
- Trừ vi khuẩn (Bactericide).
b, Phân loại theo giai đoạn sử dụng đối với dịch hại: Thuốc trừ trứng, trừ sâu non,
trừ sâu trưởng thành, thuóc trừ cỏ trước nảy mẩm, sau nảy mầm. ..
Phân loại theo đường xâm nhập:
- Thuốc có tác dụng tiếp xúc: các loại thuốc gây độc cho cơ thể sinh vật khi
chúng xâm nhập qua biểu bì. Thuốc tiếp xúc còn gọi là thuốc ngoại tác động.
- Thuốc có tác dụng vị độc: Thuốc gây độc cho cơ thể động vật khi chúng
xâm nhập qua đường tiêu hoá. Thuốc vị độc còn có tên là thuốc có tác động
đường ruột hay thuốc nội tác động.
- Thuốc có tác dụng xông hơi: các loại thuốc có khả năng bốc thành hơi, đầu
độc bầu không khí bao quanh dịch hại và xâm nhập vào cơ thể sinh vật qua
đường hô hấp.
- Thuốc có tác dụng nội hấp: Những thuốc khi xâm nhập vào cây qua lá, thân,
rễ hoặc bất kỳ bộ phận nào cùa cơ thể sinh vật, rồi di chuyển trong cơ thể
động thực vật, tồn tại trong đỏ một thời gian và gây chết cho vật gây hại ở
xa nơi sinh vật tiếp xúc với thuốc. Thuốc nội hấp sau khi xâm nhập qua lá,
nếu thuốc được chuyển xuống dưới được gọi là thuốc có tác dụng lưu dẫn.
- Thuốc có tác dụng thẩm sâu: các loại thuốc có khả năng xâm nhập vào tế
bào thực vật (chủ yếu theo chiều ngang) nhưng không có khả năng di chuyển


10

ở trong cây. Dịch hại ở trong biểu bì thực vật, nếu tiếp xúc với thuốc sẽ bị
tiêu diệt.
Vậy ta có thể nói thuốc nội hấp là một dạng đặc biệt cùa thuốc vị độc, còn thuốc
thấm sâu là dạng đặc biệt của thuốc tiếp xúc.
c, Phân loại theo đặc điểm hay cơ chế tác động: Thuốc trừ chuột chống đông máu,
thuốc trừ sâu kìm hãm cholinesterase…
Phân loại theo phương thức tác động: Xua đuổi, triệt sán, dẫn dụ, rụng và khô lá,
điều khiển sinh trường, tẩy uế. . .
Phân loại theo dạng thuốc: Sữa, bột, bột thấm nước, dung dịch. .
Phân loại theo nguồn gốc của thuốc: Thảo mộc, vi sinh, hoá học hay thành phần
hoá học (cơ clo, lân hữu cơ, lưu huỳnh, vô cơ, hữu cơ, carbamate, pyrethroid,
kháng sinh, ...)
Một số thuốc BVTV có phổ tác động rộng, có thể tiêu điệt được nhiều loại
đối tượng khác nhau, nên có thể được xếp vào nhiều nhóm thuốc khác nhau. Ví
dụ: 2,4-D ở liều lượng cao là thuốc diệt cỏ, nhưng ờ liều lượng thấp là chất kích
thích sinh trưởng thực vật; Oxythioquinox có thể diệt nấm, nhện, côn trùng...
Trong tất cả các cách phân loại trên thì cách phân loại dựa theo nguồn gốc
nhóm thuốc là phổ biến nhất.
1.1.3 Tác hại của thuốc bảo vệ thực vật
Hầu hết hóa chất bảo vệ thực vật đều độc với con người và động vật máu
nóng ở các mức độ khác nhau. Theo đặc tính hóa chất bảo vệ thực vật được chia
làm hai loại: chất độc cấp tính và chất độc mãn tính.
Chất độc cấp tính: Mức độ gây độc phụ thuộc vào lượng thuốc xâm nhập
vào cơ thể. Ở dưới liều gây chết, chúng không đủ khả năng gây tử vong, dần dần
bị phân giải và bài tiết ra ngoài. Loại này bao gồm các hợp chất pyrethroid, những
hợp chất phốt pho hữu cơ, carbamat, thuốc có nguồn gốc sinh vật.


11

Chất độc mãn tính: Có khả năng tích lũy lâu dài trong cơ thể vì chúng rất
bền, khi bị phân giải và bài tiết ra ngoài. Thuốc loại này gồm nhiều hợp chất chứa
clo hữu cơ, chứa thạch tín (Asen), chì, thủy ngân, đây là những loại rất nguy hiểm
cho sức khỏe. Hóa chất bảo vệ thực vật có thể thâm nhập vào cơ thể con người và
động vật qua nhiều con đường khác nhau, thông thường qua 03 đường chính: hô
hấp, tiêu hóa và tiếp xúc trực tiếp. Khi tiếp xúc với hóa chất bảo vệ thực vật, con
người có thể bị nhiễm độc cấp tính hoặc mãn tính, tùy thuộc vào phạm vi ảnh
hưởng của thuốc.
Nhiễm độc cấp tính: là nhiễm độc tức thời khi một lượng đủ lớn hóa chất
bảo vệ thực vật thâm nhập vào cơ thể. Những triệu chứng nhiễm độc tăng tỉ lệ với
việc tiếp xúc và trong một số trường hợp nặng có thể dẫn đến tử vong. Biểu hiện
bệnh lý của nhiễm độc cấp tính: mệt mỏi, ngứa da, đau đầu, lợm giọng, buồn nôn,
hoa mắt.
Nhiễm độc mãn tính: là nhiễm độc gây ra do tích lũy dần trong cơ thể. Thông
thường, không có triệu chứng nào xuất hiện ngay trong mỗi lần nhiễm. Sau một
thời gian dài, một lượng chất độc lớn tích tụ trong cơ thể sẽ gây ra các triệu chứng
lâm sàng. Biểu hiện bệnh lý của nhiễm độc mãn tính: kích thích các tế bào ung thư
phát triển, gây đẻ quái thai, suy giảm trí nhớ và khả năng tập trung, suy nhược
nghiêm trọng, ảnh hưởng đến hệ thần kinh, gây tổn hại cho gan, thận và não.
1.1.4 Tình hình sử dụng thuốc bảo vệ thực vật
1.1.4.1 Tình hình trên thế giới
Trên thế giới, thuốc BVTV ngày càng đóng vai trò quan trọng trong việc
phòng trừ sâu bệnh bảo vệ sản xuất, đảm bảo an ninh lương thực thực phẩm. Theo
tính toán của các chuyên gia, trong những thập kỷ 70, 80, 90 của thế kỷ 20, thuốc
BVTV góp phần bảo vệ và tăng năng suất khoảng 20 - 30% đối với các loại cây
trồng chủ yếu như lương thực, rau, hoa quả [2].
Những năm gần đây theo ý kiến và nghiên cứu của nhiều tổ chức khoa học,
chuyên gia về nông nghiệp, bảo vệ thực vật, sinh thái quá trình sử dụng thuốc

12

BVTV ở thế giới trải qua 3 giai đoạn, một là cân bằng sử dụng (Balance use): yêu
cầu cao, sử dụng có hiệu quả, hai là dư thừa sử dụng (Excessise use): bắt đầu sử
dụng quá mức, lạm dụng thuốc BVTV, ảnh hưởng đến môi trường, giảm hiệu quả,
ba là khủng hoảng sử dụng (Pesticide Crisis): quá lạm dụng thuốc BVTV, tạo nguy
cơ tác hại đến cây trồng, môi trường, sức khỏe cộng đồng, giảm hiệu quả kinh tế
của sản xuất nông nghiệp. Giai đoạn dư thừa sử dụng từ những năm 80 - 90 và giai
đoạn khủng hoảng từ những năm đầu thế kỷ 21. Với những nước đang phát triển,
sử dụng thuốc BVTV chậm hơn (trong đó có Việt Nam) thì các giai đoạn trên lùi
lại khoảng 10 - 15 năm.
Việc sử dụng thuốc BVTV ở thế giới hơn nửa thế kỷ luôn luôn tăng, đặc
biệt ở những thập kỷ 70 - 80 - 90. Theo Gifap, giá trị tiêu thụ thuốc BVTV trên
thế giới năm 1992 là 22,4 tỷ USD, năm 2000 là 29,2 tỷ USD và năm 2010 khoảng
30 tỷ USD, trong 10 năm gần đây ở 6 nước châu Á trồng lúa, nông dân sử dụng
thuốc BVTV tăng 200 - 300% mà năng suất không tăng
Trên thế giới, trong năm 2014 việc sử dụng thuốc trừ sâu khác chiếm tỷ lệ
cao nhất trong tổng số thuốc trừ sâu (53,84%), thuốc diệt cỏ (25,10%), và tiếp theo
là thuốc diệt nấm & diệt khuẩn (12,06%), thuốc trừ sâu (7,50%), chất điều hòa
sinh trưởng thực vật (1,24%). Việc sử dụng thuốc trừ sâu trong năm 2014: Ngoài
các loại thuốc trừ sâu khác, photpho hữu cơ được sử dụng nhiều nhất, tiếp theo là
pyrethroids, thuốc trừ sâu carbamate, thực vật. Sản phẩm & sinh học, carbamatescôn trùng [3].
1.1.4.2 Tình hình trong nước
Theo Cục BVTV (Bộ NN-PTNT), ở Việt Nam hiện có khoảng 1.700 hoạt
chất thuốc BVTV với trên 4.000 sản phẩm thương mại có các tên gọi khác nhau.
Đáng lưu ý, mỗi năm, nước ta chi ra khoảng 500 triệu USD để nhập khẩu thuốc
trừ sâu, trừ cỏ và nguyên liệu sản xuất thuốc BVTV từ Trung Quốc. Trong số này,
chiếm gần 50% là thuốc trừ cỏ, tương đương khoảng 19.000 tấn; tiếp đó là các loại
thuốc trừ sâu và trừ bệnh chiếm khoảng 32%, tương đương 16.400 tấn. Với một

13

lượng rất lớn thuốc BVTV được sử dụng tràn lan như hiện nay, trong đó có nhiều
loại không rõ nguồn gốc, đang ảnh hưởng không nhỏ tới sức khỏe cộng đồng [4].
Theo tính toán sơ bộ của ngành Nông nghiệp, ở đồng bằng Sông Cửu Long
(ĐBSCL)mỗi năm, nông dân ĐBSCL sử dụng hàng ngàn tấn thuốc BVTV. Ngoài
việc góp phần bảo vệ mùa màng, tăng năng suất lúa, những loại thuốc này cũng
ảnh hưởng không nhỏ đến môi trường, sức khỏe của chính bà con nông dân nơi
đây.Trong đó riêng phân bón, theo các chuyên gia nông nghiệp, ước tính lượng
phân bón dư thừa trong sản xuất lúa tại ĐBSCL đã phát thải gần 140.000 tấn/năm.
Trung bình, bà con nông dân phun thuốc từ 5 đến 8 lần/vụ, tương ứng với lượng
bao bì, vỏ thuốc sử dụng khoảng 4 đến 5kg/ha [5].
1.1.5 Tình hình ngộ độc hóa chất bảo vệ thực vật
Theo điều tra của Cục Y tế dự phòng và môi trường Việt Nam, hàng năm
có trên 5.000 trường hợp nhiễm độc hóa chất bảo vệ thực vật phải cấp cứu tại bệnh
viện và có trên 300 trường hợp tử vong [5].
Theo báo cáo của liên hợp quốc, hàng năm trên thế giới có khoảng 3 triệu
vụ ngộ độc do thuốc BVTV, trong đó có khoảng 220.000 vụ tử vong. Việc sử dụng
rộng rãi thuốc BVTV đã và đang làm chết cá, chim nước, những kẻ thù tự nhiên
của sâu bọ có hại, những côn trùng thụ phấn cho cây trồng, làm cho hiện tượng
kháng thuốc của sâu bệnh ngày càng gia tăng và gây ra nhiều vân đề nghiêm trọng
cho môi trường sinh thái [6].
Thống kê của Cục An toàn và vệ sinh thực phẩm thuộc Bộ Y tế, từ năm
2000 - 2007 đã có tới 205 vụ ngộ độc, với 3.637 người mắc, 23 người chết do thực
phẩm gây ngộ độc là rau, củ, quả. Tính riêng năm 2007 cũng có 37 vụ ngộ độc,
555 người mắc và 7 người tử vong. Mặc dù đây là số liệu tổng hợp từ báo cáo
chưa đầy đủ của các tỉnh gửi về nhưng cũng cảnh báo thực trạng rất đáng lo ngại.
1.2 GIỚI THIỆU VỀ HÓA CHẤT BẢO VỆ THỰC VẬT LOẠI THUỐC
TRỪ SÂU

Thuốc trừ sâu được chia ra làm nhiều loại bao gồm: Cơ clo, Cơ phospho,
carbamates, pyrethroid.. [7].


14

Nhóm Cơ Clo: Nhóm này bao gồm, các dẫn xuất polychlorin hóa của
cyclohexane

(Lindane),

polychlorination

biphenyls

(DDT,

dicofol)

và

cycMDLiene polychlorin hóa (Endosulfan). Có độc tính cấp tính cao cũng như
mãn tính. Một số loại thuốc trừ sâu organochlorine đã bị cấm sử dụng trên toàn
thế giới và trên toàn cầu, chúng được kiểm soát thông qua công ước Stockholm về
các chất ô nhiễm hữu cơ dai dẳng. Các chất bao gồm: aldrin, chlordane, DDT,
dieldrin, endrin, heptachlor, mirex và toxaphene.
Nhóm cơ phospho: Đây là các este của dẫn xuất axit photphoric, axit
thiophosphoric và axit dithio phosphoric được gọi là phosphates, thiophosphates
và dithiophosphates tương ứng. Các hợp chất này có sẵn dưới dạng chất lỏng hoặc
bán rắn và có áp suất hơi đáng kể và tương đối dễ bay hơi. Một số hợp chất có độ

hòa tan nhẹ trong nước. Ánh sáng mặt trời ảnh hưởng độc tính của các phân tử
này. Giá trị LD50 có thể thay đổi theo độ tinh khiết của hợp chất và chúng có độc
tính mãn tính thấp. Việc chuyển đổi nhanh chóng thành chất chuyển hóa hòa tan
chất béo thấp được bài tiết.
Nhóm carbamates: Các carbamate là este của acid carbamic hoặc acid
thiocarbamic. Các carbamat có sẵn dưới dạng chất rắn không bay hơi. Carbaryl,
carbofuran ít tan trong nước. Các hợp chất OC thể hiện độc tính trung bình đến
cực đoan. Không hiện thị độc tính mãn tính.
1.3 GIỚI THIỆU VỀ HÓA CHẤT THỰC VẬT NHÓM PYRETHROID
1.3.1 Giới thiệu chung
Pyrethroid là những hợp chất ưa mỡ, xâm nhập nhanh qua da côn trùng, hầu
như không tan trong nước, có nhiệt độ sôi cao, áp suất hơi thấp, ít phân cực. Chúng
là các thuốc trừ sâu chủ yếu có tác dụng tiếp xúc mạnh, vị độc và xông hơi, không
có tác dụng thấm sâu và nội hấp; có phổ tác động rộng; diệt được côn trùng thuộc
bộ cánh vảy, hai cánh và cánh cứng. Ngoài ra thuốc có tác dụng xua đuổi côn
trùng, nên khả năng hồi phục quần thể thấp. Tác dụng diệt sâu nhanh.


15

Độ độc của thuốc pyrethroid đối với côn trùng còn phụ thuộc vào tính phân
cực (quyết định sự vận chuyền chất độc trong tế bào thần kinh) và cấu tạo đồng
phần quang học và hình học, mà cấu tạo này quyết định hiệu lực trừ sâu mạnh hơn
là sự thay đổi thành phần hóa học có trong chúng.
Độ độc cấp tính đối với động vật máu nóng rất khác nhau; có thể gây mẩn
ngứa. Liều sử dụng của hợp chất này thấp nên rất an toàn cho người, ít độc đốivới
cá. Độ độc cùa thuốc tăng cao nếu cho thêm chất phụ trợ phù hợp. Dùng thuốc
pyrethroid lâu, côn trùng có thể chống thuốc. Hợp chất pyrethroid thường không
dùng để xử lý đẩt vì chúng có khả năng thẩm thấu mạnh vào tế bào đất và dễ bị vi
sinh vật trong đất phân huỷ.

Pyrethroid tác động mạnh đến màng tế bào thần kinh côn trùng (kể cả thần
kinh trung ương và ngoại vi). Chúng đầu độc các trục sợi thần kinh (axon), phá vì
sự vận chuyển các xunii dộng thần kinh của động vật, tàm cho sinh vật bị co thắt,
giãy dụa và chết. Khi mới trúng độc, các hợp chất pyrethroid tác động vào trong
tể bào thần kinh, kích thích hoạt động cùa các cơ. Pyrethroid còn tác động đến
hạch thần kinh ngực côn trùng làm côn trùng mất khả năng giữ cân bằng. Ngoài
ra các hợp chất pyrethroid còn gây sự thiếu oxy cho các tế bào thần kinh.
Các chất chủ yếu của nhóm bao gồm: allethrin, pyrethrin, permethrin,
cypermethrin, cyfluthrin, cyhalothirn , bifenthirn, deltamethrin, fenpropathrin,
ethofenprox...
1.3.2 Cấu tạo và tính chất bifenthrin
1.3.2.1 Cấu tạo
Tên tương ứng là 2-Methyl-3-phenylphenyl)methyl (1S,3S)-3-[(Z)-2chloro-3,3,3-trifluoroprop-1-enyl]-2,2-dimethylcyclopropane-1-carboxylate.
Bifenthrin là một loại thuốc trừ sâu trong họ pyrethroid. Pyrethroid là phiên bản
nhân tạo của pyrethrins, nguồn gốc từ hoa cúc. Bifenthrin là chất rắn màu trắng,
hòa tan hầu hết trong các dung môi hữu cơ.


16

Công thức phân tử:
C23H22ClF3O2
M=422,872 g/mol
Tnc= 49,2oC
Ts=275oC
Hình 1. Công thức cấu tạo của bifenthrin.
1.3.2.2 Tính chất của bifenthrin
Bifenthrin can thiệp vào hệ thống thần kinh của côn trùng khi chúng ăn hoặc
chạm vào nó. Nó độc hại hơn đối với côn trùng so với con người vì côn trùng có
nhiệt độ cơ thể thấp hơn và kích thước cơ thể nhỏ hơn. Bifenthrin được cơ thể hấp

thụ dần sau khi ăn, và hầu hết được bài tiết trong vòng 3-7 ngày. Các nghiên cứu
chỉ ra rằng bifenthrin không hấp thụ qua da. Bifenthrin có độc tính thấp đối với
chim. Có những rủi ro tiềm tàng đối với chim và động vật có vú ăn sinh vật dưới
nước vì bifenthrin có thể tồn tại trong một thời gian dài trong môi trường và nó có
thể tích lũy trong cá. Bifenthrin rất độc đối với cá và các sinh vật thủy sinh nhỏ. Nó
cũng rất độc đối với ong [8].
1.3.2.3 Giới hạn cho phép
Bảng 1. Dư lượng tối đa cho phép của bifenthrin trong một số nền
Tên gọi

Bifenthrin

2methylbiphenyl3- ylmethyl
(1RS,
3RS)-3-[(Z)-2chloro-3,3,3trifluoroprop-1enyl]-2,2-

ADI
(mg/kg)

0,02

Nền mẫu

MRL
(mg/kg)

Cam chanh, nho,
khoai
tây, ngô và thân ngô,
0,05

lúa mạch, thịt, mỡ và
phủ tạng của gà, sữa,
thận và gan gia súc
Thân và vỏ lúa mì,
cây
0,2
ngô khô


17

dimethylcyclopro
pa necarboxylate

Đậu Hà Lan, thịt và
mỡ
gia súc, lúa mạch, 0,5
lúa
mì
Trứng gà

0,02

Theo QĐ số 46/2007 của BYT, lượng ăn vào hàng ngày của bifenthrin có
thể chấp nhận được (ADI) là 0,02 mg/kg.
Bifenthrin có ứng dụng là các chất diệt các loại côn trùng như : muỗi, ong,
bọ chét…sử dụng chủ yếu trong các vườn cây ăn quả, vườn ươm.
1.4 CÁC PHƯƠNG PHÁP XỬ LÝ MẪU XÁC ĐỊNH DƯ LƯỢNG
THUỐC BẢO VỆ THỰC VẬT
1.4.1 Phương pháp chiết lỏng-lỏng

Chiết lỏng lỏng (LLE) là một trong những kỹ thuật chiết được phát hiện
sớm nhất và thường được sử dụng nhất để phân tích dư lượng thuốc trừ sâu trong
môi trường phức tạp. Các dung môi chiết được sử dụng phổ biến nhất là
acetonitrile, dichlomethan, aceton, ethyl acetat, eter dầu hoả và metanol. Bên cạnh
đó người ta thường có khuynh hướng dùng nhiều dung môi tạo thành một hỗn hợp
dung môi chiết mẫu đặc biệt là trong phân tích đa dư lượng thuốc BVTV vì như
vậy sẽ hoà tan tốt các hoạt chất phân cực cũng như kém phân cực. Một số mẫu có
hàm lượng nước rất lớn nên cần một dung môi có khả năng hoà tan với nước như
acetonitrile và aceton, có thể dễ dàng thâm nhập sâu vào nền mẫu. Sau khi chiết,
nước sẽ đươc loại ra khỏi dung dịch chiết bằng cách sử dụng một lượng lớn muối
khan như NaCl, MgSO4 hay Na2SO4.
Mekebri A và các cộng sự [9] đã sử dụng phương pháp chiết lỏng lỏng để
xác định bifenthrin, cyfluthrin, cypermethrin, esfenvalates / fenvalates, lambda


18

cyhalothrin, permethrin trong nước mặt. Dịch chiết được làm sạch trên cột flosil
sau đó được phân tích bằng GC-MS-MS. Giới hạn phát hiện của phương
pháp(MDL) là 1-3 ng/l. Hiệu suất thu hồi trong khoảng từ 75-115%. Với độ lệch
chuẩn tương đối (%RSD) <20%.
1.4.2 Phương pháp chiết pha rắn SPE
Chiết pha rắn (SPE) [10] là một trong những kỹ thuật phổ biến nhất được
sử dụng để chiết dư lượng thuốc trừ sâu, thuốc diệt cỏ. Đây là một phương pháp
chuẩn bị mẫu để làm giàu và làm sạch mẫu phân tích từ dung dịch bằng cách cho
chất cần phân tích hấp phụ lên một cột pha rắn sau đó chất phân tích sẽ được rửa
giải bằng dung môi thích hợp. Cơ chế của quá trình lưu giữ bao gồm phân bố pha
đảo, pha thường và trao đổi ion. Ưu điểm của phương pháp SPE là khả năng làm
giàu mẫu cao, giúp loại bỏ ảnh hưởng của các chất gây nhiễu, qui trình thực hiện
tự động hoá, phù hợp với phân tích sắc ký và giảm lượng dung môi sử dụng so với

phương pháp chiết lỏng - lỏng.
Agustín Pastor và các cộng sự [11]đã sử dụng phương pháp chiết pha rắn
với cột chứa alumina và C18 để xác định các hợp chất nhóm pyrethroid
(Tetramethrin, Bifenthrin, Phenothrin, λ-Cyhalothrin, Permethrin, Cyfluthrin,
Cypermethrin, Flucythrinate, Esfenvalates, Fluvaline và Deltamethrin) trong dầu
thực vật. Các mẫu dầu được phân tách bằng dung môi ACN:hexan=1:1, sau đó
cho qua cột và được rửa giải bằng ACN, phân tích trên thiết bị GC-MS. Giới hạn
phát hiện trong khoảng từ 0,4-1,3 ng/g.
1.4.3 Phương pháp chiết siêu âm
Phương pháp chiết siêu âm là một phương pháp chiết hiện đại, sử dụng sóng
siêu âm làm dung môi (tại các hốc ở bề mặt tiếp xúc) bị sủi bọt, đẩy tạp chất ra
khỏi bề mặt mẫu. Bản chất của sóng siêu âm khác với sóng điện từ. Phần lớn năng
lượng của sóng siêu âm chuyển thành cơ năng (làm rung). Phương pháp chiết cho
phép chiết mẫu với hàm lượng lớn đến hàng trăm gam. Giảm tác động của nhiệt


19

độ và áp suất đến dung môi chiết, cũng như các hợp chất không bền với nhiệt. Nhờ
có tác dụng của sóng siêu âm, thời gian chiết mẫu cũng được giảm đi đáng kể.
Vì phương pháp chiết siêu âm đơn giản và tiết kiệm nên trong luận văn
này tôi chọn phương pháp chiết siêu âm.
1.5 CÁC PHƯƠNG PHÁP PHÂN TÍCH DƯ LƯỢNG THUỐC BẢO VỆ
THỰC VẬT
1.5.1. Phương pháp sắc kí lỏng hiệu năng cao
Tác giả Loper và cộng sự đã xác định thuốc bảo vệ thực vật nhóm pyrethrin
và pyrethroid trong nước mẫu nước đầu vào và nước tiểu bằng phương pháp sắc
ký lỏng sử dụng detector Diode array (LC-DAD). Pha động gồm: nuớc và
acetonitril, chế độ chạy gradient. Tốc độ dòng 0,5ml/phút. Các mẫu được chiết
đơn giản, không độc và nhanh, chỉ sử dụng natri clorua và acetonitril. Dịch chiết

được lọc và phân tích trên hệ thống sắc ký lỏng. Hiệu suất thu hồi mẫu nuớc đầu
vào trong khoảng từ 77 đến 103% với độ lệch chuẩn tương đối đạt 3-12%. Hiệu
suất thu hồi mẫu nước tiểu đạt 80 – 117% với độ lệch chuẩn tương đối từ 2-27%.
Tất cả các hoạt chất thuđuợc ở bước sóng 235nm. Giới hạn phát hiện của phương
pháp trong 5mL mẫu nước tiểu là 0,005µg/mL đối với tetramethrin, allethrin,
resmethrin, permethrin;0,004µg/mL đối với pyrethrum I; 0,04µg/mL đối với
pyrethrum II; 0,002µg/mL đối với fenvalerate [12].
Xác định nồng độ dư lượng của thuốc trừ sâu pyrethroid tổng hợp
(flumethrin, deltamethrin, cypermethrin và cyhalothrin) trong sữa và máu của bò
sữa cho con bú bằng phương pháp sắc ký lỏng hiệu năng cao sử dụng detector
UV ở bước sóng 266 nm. Mẫu được chiết với acetonitril, n-hexane sau đó được
làm sạch bằng cột silicagel với dung môi n-hexane và di ethyl ether. Hiệu suất thu
hồi của bốn pyrethroid trung bình từ 78 đến 91% . Giới hạn phát hiện là
0,001mg/kg [13].
Phương pháp sắc ký lỏng hiệu năng cao là một phương pháp thông dụng để
xác định các hợp chất hữu cơ. Phương pháp này đã được ứng dụng để xác định


20

đồng thời các hoạt chất pyrethroid. Tuy nhiên, phương pháp có độ nhạy kém khi
sử dụng detector UV, DAD. Đối với các nền mẫu phức tạp, các chất phân tích dễ
bị ảnh hưởng bởi nền mẫu, nếu chỉ dựa vào thời gian lâu sẽ rất khó để có thể khẳng
định chất cần phân tích.
1.5.2. Phương pháp sắc ký khí
Alicja Niewiadowska và các cộng sự [14] đã xác định đồng thời dư lượng
của bảy pyrethroid (bifenthrin, cyfluthrin, lambda-cyhalothrin, cypermethrin,
deltamethrin, fenvalates và permethrin) trong các mẫu thịt động vật đã được phát
triển và xác nhận. Phương pháp này dựa trên việc chiết xuất dư lượng pyrethroid
bằng hỗn hợp ete dầu hỏa, bước đóng băng, làm sạch trên cột Florisil và cuối cùng

được xác định bằng sắc ký khí với detector ECD (GC-ECD). Quá trình phân tích
được xác định bằng cách phân tích các mẫu trắng thịt thêm chuẩn ở các mức 10,
20 và 50 µg / kg. Các đặc tính hiệu suất thu hồi, độ tuyến tính, giới hạn phát hiện
(MDL), giới hạn định lượng (MQL), độ chính xác và thu hồi đã được xác định.
Phương pháp này hiệu quả với độ thu hồi cho tất cả các pyrethroid (trừ
deltamethrin)> 80%, CV lặp lại <6%, CV tái lặp <16%, MQL 10 µg/kg và độ
không đảm bảo <21%. Trong năm 2006 - 2009, phương pháp được đề xuất đã
được áp dụng để phân tích dư lượng pyrethroid trong 687 mẫu thịt, chủ yếu là từ
gia cầm, lợn và động vật nhai lại. Không có dư lượng pyrethroid được phát hiện
trong bất kỳ mẫu nào.
Dong Zhenlin và các cộng sự [15] đã xác định dư lượng bifenthrin trong 8
loại thực phẩm có nguồn gốc thực vật sử dụng phương pháp sắc ký khí khối phổ
(GC-MS). Hạt được chiết xuất bằng acetonitril và được làm sạch bằng sắc ký thẩm
thấu gel (GPC) kết hợp với Florisil- chiết pha rắn (SPE), trong khi rau và trái cây
được chiết xuất bằng ethyl acetate và chỉ được làm sạch bằng Florisil-SPE. Hầu
hết các lipit trong dịch chiết cho hạt đã được GPC loại bỏ, trước khi làm sạch SPE,
được phân tích bởi GC-MS với nguồn tác động điện tử (EI) trong chế độ ion chọn
lọc (SIM). Giới hạn phát hiện là 5 μg / kg (S / N = 10). Độ tuyến tính tốt trong