Luận văn Nghiên cứu quy trình phân tích Carbaryl, Dimethoate, Vitamin C trong cải bắp với thiết bị HPLC

LUẬN VĂN TỐT NGHIỆP ii LỜI CẢM ƠN Hơn bốn năm ngồi trên ghế giảng đường đại học, và đặc biệt là khoảng thời gian làm luận văn tốt nghiệp vừa qua đã giúp cho em rất nhiều trong việc phát triển khả năng học tập nghiên cứu cũng như là rèn luyện nhân cách của mình. Để có được những điều này, em xin gửi lời cảm ơn chân thành nhất đến tất cả các quý thầy cô trong trường Đại học Bách khoa, và đặc biệt là các thầy cô trong Bộ môn Công nghệ thực phẩm, những người đã giảng dạy và chỉ bảo tận tình cho em trong suốt thời gian qua. Em cũng xin gửi lời cảm ơn chân thành và sâu sắc nhất đến thầy Ngô Mạnh Thắng và thầy Hoàng Minh Nam đã tận tình hướng dẫn và chỉ bảo để em có thể hoàn thành tốt luận văn này. Trân trọng cảm ơn Ths.Đoàn Tấn Vinh, giám đốc công ty VIPESCO đã hỗ trợ hoạt chất Dimethoate. Trung tâm nông dược thuộc công ty VIPESCO đã phân tích đối chứng một số mẫu Dimethoate từ dịch trích rau. Con xin cảm ơn bố mẹ đã nuôi dưỡng chăm lo, động viên cho con để con có thể hoàn thành tốt nhiệm vụ của mình. Tôi xin gửi lời cảm ơn đến tất cả bạn bè tôi, những người luôn gắn bó, giúp đỡ tôi rất nhiều trong học tập cũng như trong cuộc sống. Tp HCM, ngày 05 tháng 01 năm 2008 Sinh viên Đinh Thị Thu Hằng LUẬN VĂN TỐT NGHIỆP iii TÓM TẮT LUẬN VĂN Luận văn đã nghiên cứu quy trình phân tích Carbaryl, Dimethoate, Vitamin C trong cải bắp với thiết bị HPLC. Cụ thể: Đối với Carbaryl, Dimethoate: Tiến hành quét phổ hấp thu bước sóng UV -VIS của Carbaryl, Dimethoate trong dung dịch. Lựa chọn pha động với tỷ lệ Axetonitril/nước thích hợp để phân tích Carbaryl, Dimethoate. Xây dựng đường chuẩn xác định hàm lượng Carbaryl, Dimethoate trong dung dịch với bước sóng hấp thu cực đại và tỷ lệ Axetonitril/nước đã chọn. Khảo sát, cải thiện quy trình trích ly Carbaryl, Dimethoate trong các mẫu rau cải bắp. Ứng dụng quy trình trích ly xử lý và phân tích hàm lượng Carbaryl, Dimethoate để xác định dư lượng trong mẫu rau mua ở chợ và hiệu suất phân huỷ Carbaryl trong cải bắp sau quá trình chiếu xạ. Đối với Vitamin C: Tiến hành quét phổ hấp thu UV của Vitamin C trong dung dịch. Xây dựng đường chuẩn xác định hàm lượng Vitamin C trong dung dịch với bước sóng hấp thu cực đại đã xác định. Khảo sát độ thu hồi của quy trình trích ly Vitamin C trong cải bắp. LUẬN VĂN TỐT NGHIỆP iv MỤC LỤC Chương 1: MỞ ĐẦU................................................................................................................1 Chương 2: TỔNG QUAN......................................................................................................... 3 2.1. Thuốc bảo vệ thực vật: [1, 4, 7].................................................................................... 3 2.1.1. Định nghĩa: .............................................................................................................. 3 2.1.2. Phân loại:................................................................................................................. 3 2.1.3. Cách tác động của thuốc lên dịch hại: .................................................................. 3 2.1.5. Dư lượng thuốc trên cây trồng và nông sản: [7] .................................................. 4 2.1.6. Tình hình sử dụng thuốc BVTV: [9, 20] ................................................................ 4 2.1.7. Tình hình ngộ độc thuốc BVTV: [20] .................................................................... 5 2.2. Thuốc trừ sâu Carbaryl: ............................................................................................. 5 2.2.1. Đặc tính sinh học. Ứng dụng. [1] ............................................................................ 5 2.2.2. Tính chất lý hóa: [4] ............................................................................................... 5 2.2.3. Độc tính: [4] ............................................................................................................ 6 2.3. Thuốc trừ sâu Dimethoate:........................................................................................... 7 2.3.1. Đặc tính sinh học. Ứng dụng. [1] ........................................................................... 7 2.3.2. Tính chất lý hóa: ..................................................................................................... 7 2.3.3. Độc tính: [4] ............................................................................................................ 9 2.4. Cải bắp: .......................................................................................................................... 9 2.5. Vitamin C: [15, 18, 17, 19]........................................................................................... 11 2.5.1. Giới thiệu chung về Vitamin C: [15] ................................................................... 11 2.5.2. Tính chất vật lý: [18] ............................................................................................ 11 2.5.3. Tính chất hoá học: [18] ........................................................................................ 12 2.5.4. Nguồn gốc: [15] ..................................................................................................... 12 2.5.4. Vai trò của Vitamin C : [17] ................................................................................ 12 2.6. Phương pháp phân tích HPLC: [8]............................................................................. 13 2.6.1. Phương pháp sắc ký lỏng cao áp:......................................................................... 13 2.6.2. Hệ thống thiết bị sắc ký lỏng cao áp: .................................................................. 15 2.7. Các phương pháp phân tích Vitamin C: [10, 11, 12] ................................................. 18 2.7.1. Phân tích Vitamin C bằng phương pháp HPLC ................................................. 18 2.7.2. Phân tích Vitamin C bằng phương pháp chuẩn độ:............................................ 18 2.7.3. Phương pháp so màu:............................................................................................ 19 LUẬN VĂN TỐT NGHIỆP v 2.7.4. Phương pháp sử dụng enzim: ............................................................................... 20 2.8. Phương pháp phân tích thuốc trừ sâu: [7]................................................................. 21 Chương 3: MÔ TẢ THỰC NGHIỆM .................................................................................. 22 3.1. Hóa chất và thiết bị sử dụng....................................................................................... 22 3.1.1. Hóa chất: ............................................................................................................... 22 3.1.2. Thiết bị: ................................................................................................................. 22 3.2. Khảo sát phổ hấp thu UV-VIS Carbaryl, Dimethoate, Vitamin C. ......................... 23 3.3. Thiết lập các thông số cho hệ thống HPLC............................................................... 23 3.4. Khảo sát thành phần pha động phân tích hai chất Carbaryl và Dimethoate......... 24 3.5. Xây dựng các đường chuẩn của các chất phân tích .................................................. 24 3.6. Xác định độ thu hồi mẫu qua cột của mỗi chất ứng với điều kiện chọn phân tích. 24 3.7. Khảo sát các bậc trích ly Carbaryl, Dimethoate và xác định hiệu suất thu hồi qua các bậc................................................................................................................................. 25 3.7.1. Lựa chọn quy trình trích ly đối với Carbaryl và Dimethoate............................ 25 3.7.2. Khảo sát hiệu suất trích ly dịch Carbaryl và Dimethoate trong nước qua các bậc trích ly....................................................................................................................... 27 3.7.3 Khảo sát độ thu hồi mẫu của quy trình trích ly Carbaryl và Dimethoate trên mẫu cải bắp ..................................................................................................................... 27 3.8. Ứng dụng quy trình phân tích Carbaryl để khảo sát sự phân hủy Carbaryl trong cải bắp sau khi chiếu xạ liều thấp. .................................................................................... 30 3.9. Khảo sát hiệu suất thu hồi của quy trình trích ly Vitamin C trong cải bắp. ........... 30 3.9.1. Quy trình trích ly Vitamin C trong cải bắp......................................................... 30 3.9.2. Khảo sát hiệu suất trích ly đối với quy trình trích ly Vitamin C trong cải bắp 30 Chương 4: KẾT QUẢ VÀ BÀN LUẬN ............................................................................. 33 4.1. Kết quả khảo sát phổ hấp thu của Carbaryl, Dimethoate, Vitamin C:................... 33 4.1.1. Phổ hấp thu UV của Carbaryl trong nước. ......................................................... 33 4.1.2. Phổ hấp thu UV của Dimethoate trong nước. .................................................... 33 4.1.3. Phổ hấp thu UV của Vitamin C trong đệm:........................................................ 34 4.2. Kết quả khảo sát pha động đối với Carbaryl và Dimethoate .................................. 34 4.2.1. Kết quả khảo sát pha động của Carbaryl:.......................................................... 34 4.2.2. Kết quả khảo sát ảnh hưởng thành phần pha động phân tích Dimethoate ..... 35 4.3. Kết quả xây dựng đường chuẩn Carbaryl, Dimethoate, Vitamin C ........................ 36 LUẬN VĂN TỐT NGHIỆP vi 4.3.1. Đường chuẩn của carabryl trong dung dịch nước: ............................................. 36 4.3.2. Đường chuẩn Dimethoate trong dung dịch nước: .............................................. 37 4.3.3. Đường chuẩn dung dịch Vitamin C trong đệm:.................................................. 38 4.3. Kết quả độ thu hồi mẫu Carbaryl, Dimthoate và Vitamin C: ................................. 39 4.3.1. Độ thu hồi mẫu Dimethoate qua cột: .................................................................. 39 4.3.2. Độ thu hồi qua cột của Carbaryl: ........................................................................ 39 4.3.3.Độ thu hồi qua cột của Vitamin C: ....................................................................... 40 4.4. Kết quả khảo sát hiệu suất trích ly dịch Carbaryl và Dimethoate trong nước qua các bậc trích ly.................................................................................................................... 41 4.5. Kết quả khảo sát độ thu hồi mẫu của quy trình trích ly Carbaryl và Dimethoate trên mẫu cải bắp: ............................................................................................................... 42 4.5.1. Kết quả độ thu hồi Carbaryl của cải bắp ........................................................... 42 4.5.2. Kết quả độ thu hồi Dimethoate của cải bắp:...................................................... 44 4.6. Kết quả khảo sát sự phân hủy Carbaryl dưới tác dụng của chiếu xạ: .................... 47 4.7. Kết quả khảo sát độ thu hồi của quy trình trích Vitamin C từ cải bắp: ................. 48 4.7.1. Độ thu hồi Vitamin C khi bổ sung thêm chuẩn vào rau: ................................... 48 4.7.2. Độ thu hồi Vitamin C khi bổ sung vào dịch rau: ................................................ 50 Chương 5: KẾT LUẬN VÀ KIẾN NGHỊ ........................................................................... 52 5.1 Kết luận: ....................................................................................................................... 52 5.2. Kiến nghị:..................................................................................................................... 52 TÀI LIỆU THAM KHẢO .................................................................................................... 53 PHỤ LỤC ............................................................................................................................... 55 LUẬN VĂN TỐT NGHIỆP vii DANH MỤC CÁC BẢNG Bảng 2.1: Một số tính chất vật lý của Carbaryl......................................................................... 6 Bảng 2.2: Độ tan của Dimethoate trong một số dung môi ở 250C. ........................................... 8 Bảng 2.3: Độ tan trong nước của Dimethoate ở 200C ............................................................... 9 Bảng 2.4: Thành phần các chất dinh dưỡng có trong 100 g cải bắp: [20] .............................. 10 Bảng 2.5: Giới hạn dư lượng thuốc trừ sâu trong cải bắp........................................................ 11 Bảng 2.6: Thành phần Vitamin C trong một số nguyên liệu thực phẩm................................. 12 Bảng 4.1: Diện tích peak và thời gian lưu của Carbaryl ở các pha động ................................ 35 Bảng 4.2: Diện tích và thời gian lưu của Dimethoate ở các pha động .................................... 35 Bảng 4.3: Độ thu hồi qua cột của Dimethoate: ....................................................................... 39 Bảng 4.4: Độ thu hồi qua cột của Carbaryl ............................................................................. 40 Bảng 4.5: Độ thu hồi qua cột của Vitamin C........................................................................... 40 Bảng 4.6: Kết quả khảo sát các bậc trích ly Dimethoate ........................................................ 41 Bảng 4.7: Kết quả khảo sát các bậc trích ly Carbaryl ............................................................. 41 Bảng 4.8: Kết quả đo mẫu xác định độ thu hồi của Carbaryl ................................................. 42 Bảng 4.9: Kết quả đo mẫu xác định độ thu hồi Carbaryl thêm vào dịch ................................ 44 Bảng 4.10: Kết quả đo mẫu xác định độ thu hồi của Dimethoate........................................... 45 Bảng 4.11: Kết quả đo mẫu Dimethoate bổ sung vào dịch sau lọc......................................... 45 Bảng 4.12: Kết quả đo mẫu bổ sung Vitamin C...................................................................... 49 Bảng 4.13: Kết quả đo mẫu bổ sung Vitamin C vào dịch ....................................................... 50 LUẬN VĂN TỐT NGHIỆP viii DANH MỤC HÌNH VẼ Hình 2.1: Công thức cấu tạo của Carbaryl ................................................................................ 5 Hình 2.2: Công thức cấu tạo của Dimethoate ........................................................................... 7 Hình 2.3: Cải bắp..................................................................................................................... 10 Hình 2.4: (a)-Acid Ascorbi, (b)-Acid Dehydroascorbic………………………………………....11 Hình 2.5: Cột sắc ký ................................................................................................................ 16 Hình 2.6: Hệ thống máy sắc ký lỏng cao áp ........................................................................... 17 Hình 2.7: Ống dẫn FIA sử dụng để định lượng acid ascorbic bằng phương pháp quang phổ. 20 Hình 3.1: Sơ đồ quy trình trích ly Carbaryl và Dimethoate………………………………………………………………….26 Hình 3.2: Sơ đồ trích ly 3 bậc…………………………………………………………………………………………………………………………..28 Hình 3.3: Quy trình trích ly Vitamin C .................................................................................... 31 Hình 4.1: Phổ hấp thu UV của dung dịch Carbaryl trong nước ............................................... 33 Hình 4.2: Phổ hấp thu UV của dung dịch chuẩn Dimethoate trong Axetonitril: nước............. 33 Hình 4.3: Phổ hấp thu UV của Vitamin C trong dung dịch đệm………………………………………………………..34 Hình 4.4: Sắc ký đồ đo chuẩn Carbaryl ở nồng độ 10 ppm (a) và 5 ppm (b) .......................... 36 Hình 4.5: Đường chuẩn phân tích Carbaryl trong nước ........................................................... 36 Hình 4.6: Sắc ký đồ đo chuẩn Dimethoate ở nồng độ 5 ppm (a) và 1 ppm (b) ....................... 37 Hình 4.7: Đường chuẩn phân tích Dimethoate trong dung dịch Axetonitril: nước .................. 37 Hình 4.8: Sắc ký đồ đo chuẩn Vitamin C 1ppm và 2 ppm....................................................... 38 Hình 4.9: Đường chuẩn Vitamin C trong dung dịch đệm ........................................................ 38 Hình 4.10: Quy trình trích ly cải bắp……………………………………………………………………………………………………………..43 Hình 4.11: Hiệu suất phân hủy trên cải bắp ở các liều chiếu khác nhau................................ 48 LUẬN VĂN TỐT NGHIỆP 1 Chương 1: MỞ ĐẦU Rau xanh là nhu cầu không thể thiếu trong cơ cấu bữa ăn hàng ngày của con người trên khắp hành tinh. Đặc biệt khi lương thực và các thức ăn giàu đạm đã được đảm bảo thì yêu cầu về số lượng và chất lượng rau lại càng gia tăng. Rau không chỉ cung cấp một lượng chất xơ, các sinh tố A, B, C… mà còn cung cấp các nguyên tố vi lượng và đa lượng rất cần thiết trong cấu tạo tế bào. Có nhiều chủng loại rau như rau ăn lá (cải bắp, cải xanh…), rau ăn quả (dưa leo), rau ăn củ… [9]. Hiện nay, do muốn thu lợi nhuận cao nên người nông dân sử dụng rất nhiều các loại thuốc trừ sâu, thuốc trừ bệnh… gọi chung là thuốc bảo vệ thực vật (BVTV) lên các loại rau để tăng năng suất cây trồng. Các loại thuốc trừ sâu được sử dụng rộng rãi trong nông nghiệp nhằm bảo vệ mùa màng khỏi sự phá hoại của côn trùng, trị các bệnh trên thực vật do côn trùng hoặc các vật kí sinh bên ngoài gây ra. Tuy nhiên, việc sử dụng quá liều và phun gần ngày thu hoạch khiến cho lượng thuốc tồn dư cao trên sản phẩm sau khi thu hoạch. Theo thống kê, hàng năm ở miền Đông – Nam nước ta, tổng lượng thuốc bảo vệ thực vật sử dụng lên đến con số 1000 tấn, trong đó thuốc bảo vệ thực vật dùng trên rau rất lớn chiếm từ 50 – 80% tổng lượng thuốc dùng cho các loại cây trồng. Điều đó gây ra những mối nguy cho sức khỏe con người. Một số nơi người sử dụng rau bị ngộ độc xảy ra ngày càng nhiều và phổ biến. Vì vậy để đảm bảo an toàn cho người tiêu dùng rau, cần thiết phải có biện pháp quản lý, kiểm soát các nguồn rau cung cấp. Vấn đề xác định dư lượng thuốc trừ sâu còn tồn đọng trong rau quả có chính xác thì mới có thể kết luận đúng về độ an toàn của rau đem đi kiểm tra. Như vậy phương pháp phân tích dư lượng thuốc trừ sâu trong rau cũng cần nghiên cứu để có thể phân tích được nhanh chóng và chính xác dư lượng thuốc có trong rau. Từ đó vấn đề kiểm soát nguồn rau sạch cũng đơn giản và dễ dàng hơn. Mỗi phương pháp, qui trình phân tích dư lượng thuốc trừ sâu trong rau đều bao gồm 2 phần chính: Tách dư lượng thuốc trừ sâu cần phân tích, và xác định dư lượng này với thiết bị phân tích phù hợp. Với thiết bị sắc ký lỏng hiện có ở