Khảo sát khả năng hấp thu chlorophyll bởi mno2 và ứng dụng để xác định dư lượng hóa chất bảo vệ thực vật họ carbamate có trong rau bằng phương pháp sắc ký lỏng hiệu năng cao (hplc) - Lê Ngọc Chung

35 Tạp chí phân tích Hóa, Lý và Sinh học - Tập 19, Số 3/2014 KHẢO SÁT KHẢ NĂNG HẤP THU CHLOROPHYLL BỞI MnO2 VÀ ỨNG DỤNG ĐỂ XÁC ĐỊNH DƢ LƢỢNG HÓA CHẤT BẢO VỆ THỰC VẬT HỌ CARBAMATE CÓ TRONG RAU BẰNG PHƢƠNG PHÁP SẮC KÝ LỎNG HIỆU NĂNG CAO (HPLC) Đến tòa soạn 13 - 3 – 2014 Lê Ngọc Chung, Nguyễn Đức Thuận Trần Thị Thi Thơ, Trƣơng Đông Phƣơng, Trường Đại học Đà Lạt Đinh Văn Phúc Trường Đại học Đồng Nai SUMMARY STUDY ON SORPTION ABILITY OF CHLOROPHYLL BY MnO2 AND ITS APPLICATION FOR CLEANING-UP PURPOSE TOWARD DETERMINATION OF CARBAMATE PESTICIDE RESIDUE IN VEGETABLE BY HIGH-PERFORMANCE LIQIUD CHROMATOGRAPHY (HPLC) Solid phase extraction with MnO2 sorbent was applied to separate and pre- concentrate carbamate pesticide residue in the vegetable samples. The method are based a simple extraction with CH2Cl2 as organic solvent, a purification with solid phase extraction clean-up, and determination of carbamate pesticide residue with high-performance liquid chromatography. A range of carbamate pesticides (carbaryl, carbofuran, fenobucarb, pirimicarb) was analyzed in the vegetable samples. 1. GIỚI THIỆU Để xác định dƣ lƣợng hóa chất bảo vệ thực vật (HCBVTV) trong rau quả bằng phƣơng pháp sắc ký, thƣờng sử dụng kỹ thuật chiết lỏng–lỏng hoặc kỹ thuật chiết pha rắn với vật liệu hấp thu khác nhau để loại bỏ chlorophyll [1-4] Bằng kỹ thuật chiết pha rắn, ngƣời ta đã sử dụng MnO2 làm chất hấp thu để loại chlorophyll khi xác định dƣ lƣợng hóa chất bảo vệ thực họ chlor có trong rau quả bằng phƣơng pháp sắc ký khí [5-10]. Trong bài báo này chúng tôi cũng sử dụng MnO2 làm chất hấp thu, để xác định dƣ lƣợng hóa chất BVTV họ carbamate (carbaryl, carbofuran, 36 fenobucarb, pirimicarb ) có trong rau bằng phƣơng pháp sắc ký lỏng hiệu năng cao (HPLC). 2. THỰC NGHIỆM 1. Hóa chất - MnO2 của Việt Nam, Na2SO4, NaCl của hãng Merk. - Dung môi hữu cơ gồm: acetone, acetonitrile, dichloromethane, n-hexane, methanol. - Chất chuẩn hóa chất bảo vệ thực vật họ carbamate gồm: carbaryl, carbofuran, fenobucarb, pirimicarb của hãng Sigma Aldrich – Germany. 2. Thiết bị - Hệ thống sắc ký lỏng hiệu năng cao (HPLC) của Thermo Accela 600 Pump - Cột sắc ký BDS Hypersil C18(150mm × 4mm × 5μm). - Pha động metanol/H2O - Tốc độ dòng 1ml/phút - Thể tích bơm mẫu 20 μl. 3. KẾT QUẢ VÀ BIỆN LUẬN Theo kết quả trƣớc đây [5-10], acetone đƣợc dùng làm dung môi để chiết hóa chất bảo vệ thực vật từ rau quả. Trong điều kiện đó chlorophyll cũng đuợc chiết,Chlorophyll cần đƣợc loại bỏ trƣớc khi xác định dƣ lƣợng hóa chất bảo vệ thực vật bằng phƣơng pháp sắc ký. Để lọai bỏ chlorophyll, sử dụng kỹ thuật SPE dùng chất hấp thuMnO2(SPE- MnO2). Lƣợng chlorophyll trong thực vật khá lớn, nên để lọai bỏ chlorophyll, trƣớc tiên thực hiện chiết lỏng-lỏng với dung môi thích hợp,rồi mới thực hiện chiết pha rắn SPE với chất hấp thu MnO2. Hình 1 cho thấy khi sử dụng dung môi dichloromethane cho kết quả chiết các họat chất carbamate (carbaryl, carbofuran, fenobucarb, pirimicarb) tốt hơn so với các dung môi khác (chloroform, diethylether, n-hexane, petroleum ether, toluene). Các họat chất carbamate hoàn toàn không đƣợc chiết bởi dung môi acetone và acetonitrile. Hình 1. Khả năng chiết các hoạt chất carbamate từ dịch lọc bởi các loại dung môi (chloroform, petroleum ether, diethylether, n-hexane, toluene, acetone và acetonitrile). KHẢO SÁT DUNG MÔI CHIẾT LỎNG - LỎNG 0 20 40 60 80 100 120 Di ch lo rm et an Ch lo ro fo rm Pe tro le um e te r Di et yl e te r nH ex an To lu en H IỆ U S U Ấ T Carbofuran Carbaryl Pirimicarb Fenobucarb 37 Dịch chiết thu đƣợc khi chiết lỏng–lỏng bởi dung môi dichloromethane đƣợc làm khô bằng dòng khí nitơ, sau đó hòa tan phần khô cũng bằng 5ml dung môi dichloromethane rồi cho qua cột SPE- MnO2 đã đƣợc hoạt hóa bằng dung môi n-hexane để tách loại chlorophyll. Kết qủa từ hình 2 cho thấy các họat chất carbamate (carbaryl, carbofuran, fenobucarb, pirimicarb) đƣợc tách khỏi chlorophyll bởi cột tách SPE-MnO2. Ở đây hiệu suất rửa giải các hoạt chất carbamate vào khỏang 86-100% khi sử dụng các dung môi rửa giải là acetone, acetonitrile, chloroform, dichloromethane, ethylacetate. Các dung môi diethylether, n-hexane, petroleum ether, toluene cho hiệu suất rửa giải thấp hoặc chỉ rửa giải 1-2 họat chất trong số 4 họat chất khảo sát. Trong quá trình khảo sát rửa giải nhận thấy rằng: - Sử dụng dung môi dichloromethane phù hợp cho việc rửa giải các hoạt chất carbaryl, carbofuran, fenobucarb, pirimicarb ra khỏi cột SPE-MnO2 và loại bỏ hầu nhƣ hoàn toàn tạp chất chlorophyll. - Với dung môi acetone hay acetonitrile, tuy hiệu suất rửa giải khá tốt (hiệu suất rửa giải trên 94%), song không thể loại bỏ sạch tạp chất chlorophyll. Do vậy, dichloromethane đƣợc xem là dung môi rửa giải phù hợp cho nghiên cứu này. Hình 2. Khả năng rửa giải các hoạt chất carbamate từ cột SPE-MnO2. Từ các kết quả khảo sát ở trên, quy trình phân tích xác định dƣ lƣợng hóa chất bảo vệ thực vật họ carbamate (carbaryl, carbofuran, fenobucarb, pirimicarb) bằng phƣơng pháp HPLC - detector PDA (UV–VIS) đƣợc xác lập nhƣ sau: KHẢO SÁT DUNG MÔI GIẢI HẤP 0 20 40 60 80 100 120 Di ch lo rm et an Ch lo ro fo rm Pe tro le um e te r Di et yl et er nH ex an To lue n Ac et on N itr in Ac et on H IỆ U S U Ấ T (% ) Carbofuran Carbaryl Pirimicarb Fenobucarb 38 - Khuấy trộn, lọc, rửa kỹ bằng dung môi acetone. - Lấy phần dịch lọc - Làm khan dịch chiết bằng Na2SO4 . - Làm bay hơi bằng khí nitơ - Hòa tan lại bằng 5 ml dichloromethane - Giải hấp bằng 25ml dichlormethane - Làm khô, hòa tan bằng 1ml hỗn hợp methanol : nƣớc tỉ lệ 1:2 (v:v) Chúng tôi đã tiến hành xác định dƣ lƣợng carbaryl, carbofuran, fenobucarb, pirimicarb trong các loại mẫu rau quả nhƣ bắp sú, ―bí ngồi‖, cải thảo, cải xanh, ―cô- rôn‖, ớt, hành lá, tần ô, đƣợc lấy tại 4 khu vực trồng rau ở Đà Lạt là phƣờng 6, phƣờng 7, Măng Lin, Đất Mới cho thấy nhiều mẫu có chứa dƣ lƣợng của 04 loại HCBVTV trên. Trong đó: - Hàm lƣợng carbaryl đƣợc phát hiện trong 55/79 mẫu khảo sát. Hàm lƣợng carbaryl đƣợc phát hiện trong ―bí ngồi‖ từ 0,007 – 0,052 ppm; trong cải thảo từ 0,081 - 0,307 ppm; trong cải xanh từ 0,084 – 0,287 ppm; trong ―cô-rôn‖ từ 0,040 – 0,371 ppm; trong hành lá từ 0,028 - 0,188 ppm; trong ớt từ 0,006 – 0037 ppm; trong sú 0,026 – 0,571 ppm; trong mẫu tần ô từ 0,050 – 0,287 ppm. Không có mẫu nào có dƣ lƣợng vƣợt ra ngoài tiêu chuẩn. Các mẫu rau phát hiện có carbaryl chiếm tỉ lệ 69,6% là tỉ lệ cao nhất so với 3 hoạt chất carbamate còn lại, trong đó các loại rau ―cô-rôn‖, sú, cải thảo thƣờng xuất hiện hoạt chất carbaryl. - Hàm lƣợng carbofuran đƣợc phát hiện trong 45/79 mẫu khảo sát, trong đó có 16/45 mẫu có dƣ lƣợng carbofuran vƣợt ra ngoài tiêu chuẩn an toàn. Hàm lƣợng carbofuran đƣợc phát hiện trong ―bí ngồi‖ từ 0,011 – 0,114 ppm; trong cải thảo từ 0,034 - 0,074 ppm; trong cải xanh từ 0,019 – 0,067 ppm; trong hành lá từ 0,016 - 0,159 ppm; trong ―cô-rôn‖ từ 0,032 – 0,186 ppm; trong ớt từ 0,016 – 25g mẫu rau nghiền nhỏ + 50 ml acetone Dịch lọc + NaCl bão hòa + NaHCO3 + chiết lỏng–lỏng (3 lần) (mỗi lần chiết với 15 ml dung môi dichloromethane) Hấp thu trên cột SPE–MnO2 Phân tích bằng HPLC – Detector PDA (UV –VIS) 39 0,078 ppm; trong sú 0,012 – 0,809 ppm; trong tần ô từ 0,128 – 0,240 ppm. - Hàm lƣợng fenobucarb đƣợc phát hiện trong 13/79 mẫu khảo sát, trong đó có 09/13 mẫu khảo sát có dƣ lƣợng fenobucarb vƣợt ra ngoài giới hạn cho phép. Hàm lƣợng fenobucarb đƣợc phát hiện trong ―bí ngồi‖ từ 0,051 – 0,139 ppm; trong ớt 0,106 – 0,743 ppm, trong tần ô từ 1,539 – 6,846 ppm. Không phát hiện hàm lƣợng fenobucarb trong cải thảo, hành lá, bắp sú, cải xanh. - Hàm lƣợng pirimicarb đƣợc phát hiện trong 20/79 mẫu khảo sát. Hàm lƣợng pirimicarb đƣợc phát hiện trong 1 mẫu cải thảo và hành lá từ 0,007 - 0,012ppm; trong ―bí ngồi‖ từ 0,007 – 0,016 ppm; trong ớt từ 0,009 – 0,011 ppm; trong tần ô từ 0,011 – 0,123 ppm. Không phát hiện hàm lƣợng pirimicarb trong mẫu bắp sú, cải xanh đƣợc khảo sát. Không có mẫu nào có dƣ lƣợng pirimicarb vƣợt ra ngoài tiêu chuẩn cho phép. TÀI LIỆU THAM KHẢO 1. James S. Fritz. Analytical solid-phase extraction. John Wiley and Sons, Inc. (1999). 2. C.M. Torres, Y. Pico, J. Manes. Determination of pesticide residues in fruit and vegetables. Review. Journal of Chromatography A.754, 301 – 331(1996). 3. Irani Mukherjee, Madhuban Gopal. Chromatographic techniques in the analysis of organochlorine pesticideresidues. Review. Journal of chromatography A. 754, 33-42(1996). 4. Jozef Tekel, Stefan Hatrik. Pesticide residue analyses in plant material by chromatography methods: clean-up procedures and selective detectors. Review.Journal of Chromatography A.754, 397-410(1996). 5. Lê Ngọc Chung, Võ Mạnh Tiến, Quản Hành Quân. Khảo sát khả năng hấp thu chlorophyll và carotene bởi các oxide CaO, MgO, Al2O3, SiO2, MnO2, CuO, ZnO, Fe2O3, Cr2O3, TiO2. Ứng dụng để xác định dƣ lƣợng hóa chất bảo vệ thực vật trong rau quả bằng phƣơng pháp sắc ký khí.Tạp chí phân tích Hóa, Lý và Sinh học, Tập 15, Số 4, trang 92 – 95 (2010). 6. Lê Ngọc Chung, Trần Thị Vân Anh, Võ Anh Khuê, Quản Hành Quân. Khảo sát khả năng ứng dụng chất hấp thu MnO2 cho phân tích sắc ký.Tạp chí phân tích Hóa, Lý và Sinh học, Tập 15, Số 4, trang 88 – 92 (2010). 7. Le Ngoc Chung, Trinh Thi My Diem, Quan Hanh Quan, Nguyen Ngoc Tuan. Study on sorption ability of chlorophyll and carotene by MnO2 and its application for cleaning- up purpose toward determination of organochlorinated pesticide residue in vegetable by GC- ECD. Conference proceeding. The international conference on analytical sciences and life science. The 2 nd analytica Vietnam conference 2011. Ho Chi Minh City, April 7-8. Page 198-201 (2011). (xem tiếp tr.45)