Tổng quan nghiên cứu

Thực phẩm có vị ngọt luôn chiếm tỷ trọng lớn trong cơ cấu tiêu dùng hàng ngày của người dân, từ các món tráng miệng, bánh kẹo đến những mặt hàng gia vị chế biến truyền thống. Trong bối cảnh công nghệ chế biến thực phẩm phát triển vượt bậc, hơn 2500 loại phụ gia thực phẩm đã được cấp phép ứng dụng nhằm hoàn thiện cấu trúc, màu sắc và nâng cao giá trị cảm quan. Tuy nhiên, sự xuất hiện tràn lan của các chất tạo ngọt tổng hợp có độ ngọt cao gấp từ 200 đến 700 lần đường saccharose tự nhiên đang tiềm ẩn nhiều nguy cơ mất an toàn vệ sinh thực phẩm. Khi người tiêu dùng tiếp nạp các chất này vượt quá liều lượng chấp nhận hàng ngày là 5 mg/kg thể trọng đối với saccharin hoặc 15 mg/kg thể trọng đối với acesulfame kali, cơ thể có nguy cơ đối mặt với các phản ứng ngộ độc mãn tính, suy giảm chức năng gan thận và rối loạn chuyển hóa nghiêm trọng.

Xuất phát từ yêu cầu cấp thiết trong công tác quản lý an toàn thực phẩm tại địa phương, đề tài luận văn thạc sĩ hóa học "Phân tích và đánh giá hàm lượng một số chất tạo ngọt trong thực phẩm truyền thống ở tỉnh Thừa Thiên Huế" đã được triển khai nghiên cứu bài bản. Mục tiêu trọng tâm của luận văn là xây dựng quy trình sắc ký lỏng hiệu năng cao để xác định đồng thời hai hoạt chất saccharin và acesulfame kali, đồng thời khảo sát thực trạng tồn dư của chúng trong các dòng sản phẩm đặc sản. Nghiên cứu được thực hiện trên địa bàn tỉnh Thừa Thiên Huế vào năm 2016, tập trung vào 6 nhóm mặt hàng ẩm thực đặc trưng có nguồn gốc từ hải sản, thịt gia súc và đậu đỗ. Đóng góp khoa học của luận văn mang giá trị thực tiễn to lớn, cung cấp hệ số liệu định lượng chính xác đối chiếu với ngưỡng quy định tối đa 200 mg/kg theo Quyết định số 3742/2001/QĐ-BYT của Bộ Y tế, qua đó bảo vệ sức khỏe cộng đồng và nâng tầm giá trị cho thương hiệu ẩm thực Cố đô.

Cơ sở lý thuyết và phương pháp nghiên cứu

Khung lý thuyết áp dụng

Nghiên cứu được thiết lập dựa trên nền tảng của hai lý thuyết sắc ký kinh điển: Thuyết đĩa lý thuyết của Martin - Synge và Thuyết tốc độ của Van Deemter. Thuyết đĩa lý thuyết mô tả trạng thái cân bằng phân bố liên tục của chất tan giữa pha tĩnh và pha động trong từng phân đoạn nhỏ của cột sắc ký. Trong khi đó, Thuyết tốc độ Van Deemter giải thích động học quá trình chuyển khối và các yếu tố ảnh hưởng đến sự giãn rộng dải peak, giúp người nghiên cứu tìm ra tốc độ dòng và tỷ lệ dung môi tối ưu nhất để cực tiểu hóa chiều cao đĩa lý thuyết. Song song với đó, Định luật quang phổ hấp thụ Lambert-Beer được áp dụng trên detector tử ngoại để định lượng chính xác nồng độ các chất tạo ngọt dựa trên mật độ quang tại bước sóng hấp thụ đặc trưng.

Hệ thống khái niệm chuyên ngành cốt lõi trong luận văn bao gồm:

  • Phụ gia thực phẩm: Những hợp chất có hoặc không có giá trị dinh dưỡng, được chủ động bổ sung vào thực phẩm trong quá trình chế biến, đóng gói hoặc bảo quản nhằm đáp ứng các yêu cầu công nghệ và cải thiện cảm quan.
  • Chất tạo ngọt tổng hợp: Nhóm phụ gia hóa học không sinh năng lượng hoặc mang năng lượng rất thấp. Tiêu biểu là Saccharin (công thức phân tử C7H5NO3S, khối lượng mol 183,17 g/mol, nhiệt độ nóng chảy 228,8 đến 229,7 độ C, độ ngọt gấp 200 đến 700 lần đường saccharose) và Acesulfame kali (công thức C4H4KNO4S, khối lượng mol 201,24 g/mol, độ ngọt gấp 180 đến 200 lần đường thông thường).
  • Giới hạn hàm lượng tối đa (Maximum Level - ML): Nồng độ quy định cao nhất của một chất phụ gia được phép hiện diện trong một đơn vị khối lượng thực phẩm đã chế biến.
  • Liều lượng chấp nhận dung nạp hàng ngày (Acceptable Daily Intake - ADI): Mức tiêu thụ tối đa ước tính một chất phụ gia đưa vào cơ thể mỗi ngày trong suốt đời mà không gây ảnh hưởng xấu đến sức khỏe, cụ thể là 5 mg/kg thể trọng đối với saccharin và 15 mg/kg thể trọng đối với acesulfame kali.

Phương pháp nghiên cứu

Nguồn dữ liệu thực nghiệm được thu thập từ 30 mẫu thực phẩm truyền thống thuộc 6 nhóm mặt hàng: ruốc, tôm chua, nem chua, chả lụa, mè xửng và chè bột lọc bọc thịt quay. Mẫu được thu thập tại 5 cơ sở sản xuất và phân phối có uy tín hàng đầu tại tỉnh Thừa Thiên Huế (gồm các cơ sở Cô Ri, Bà Xoa, Bà Ký, Bà Đảm và Thiên Hương). Phương pháp lấy mẫu tuân thủ nguyên tắc chọn mẫu ngẫu nhiên phân tầng đại diện nhằm đảm bảo phản ánh khách quan và toàn diện thực trạng sử dụng phụ gia tại các làng nghề ẩm thực truyền thống.

Luận văn lựa chọn phương pháp sắc ký lỏng hiệu năng cao pha đảo (RP-HPLC) kết hợp đầu dò tử ngoại UV-Vis tại bước sóng 220 nm. Việc lựa chọn HPLC thay thế cho phương pháp quang phổ UV-Vis truyền thống là nhờ khả năng phân tách chọn lọc vượt trội, độ nhạy cao, loại trừ triệt để ảnh hưởng của các chất màu và hợp chất hữu cơ phức tạp trong nền mẫu. Điều kiện sắc ký tối ưu hóa bao gồm: cột phân tích pha đảo RP18 kích thước 150 x 4,6 mm với đường kính hạt nhồi 3 µm; pha động là hỗn hợp dung dịch đệm phosphat 0,02 M (pH 3,5) và dung môi acetonitril theo tỷ lệ thể tích 60:40; tốc độ dòng duy trì ở mức 0,8 ml/phút; thể tích tiêm mẫu 20 µL ở nhiệt độ phòng.

Quy trình xử lý mẫu được chuẩn hóa nghiêm ngặt: cân chính xác 5 g mẫu đồng hóa, tiến hành chiết siêu âm với nước cất ở 40 độ C trong 20 phút, sau đó làm sạch và kết tủa protein bằng hệ thuốc thử Carrez I và Carrez II, lọc qua màng lọc vi xốp kích thước lỗ 0,45 µm trước khi đưa vào thiết bị sắc ký. Dữ liệu thực nghiệm được xử lý bằng phần mềm thống kê chuyên dụng và kiểm định phương sai ANOVA một chiều ở mức ý nghĩa p = 0,05.

Kết quả nghiên cứu và thảo luận

Những phát hiện chính

Kết quả thực nghiệm của luận văn đã ghi nhận 4 phát hiện khoa học mang tính bước ngoặt:

Thứ nhất, các thông số thẩm định phương pháp HPLC đạt độ tin cậy rất cao. Giới hạn phát hiện (LOD) của saccharin là 0,059 ppm và của acesulfame kali là 0,105 ppm; giới hạn định lượng (LOQ) tương ứng là 0,195 ppm và 0,347 ppm. Đường chuẩn tuyến tính của cả hai chất trong khoảng nồng độ từ 1,0 đến 100,0 ppm đạt hệ số tương quan tuyến tính xuất sắc với R² = 0,9999 đối với saccharin và R² = 0,9999 đối với acesulfame kali. Độ lặp lại của phương pháp có độ lệch chuẩn tương đối RSD chỉ 0,35% đối với saccharin và 0,003% đối với acesulfame kali, thấp hơn nhiều so với giới hạn kiểm soát 1/2 RSD Horwitz là 5,096%. Độ đúng của phương pháp đạt tỷ lệ thu hồi trung bình từ 92,00% đến 94,49%.

Thứ hai, trong 100% mẫu thực phẩm truyền thống được phân tích, hoàn toàn không phát hiện sự có mặt của acesulfame kali (hàm lượng đều dưới giới hạn phát hiện < LOD).

Thứ ba, saccharin xuất hiện trong tất cả các mẫu khảo sát nhưng 100% số mẫu đều nằm trong ngưỡng giới hạn tối đa cho phép là dưới 200 mg/kg theo quy định hiện hành của Bộ Y tế. Cụ thể, trong nhóm sản phẩm hải sản, hàm lượng saccharin trong mắm ruốc dao động từ 35,0 ± 0,7 mg/kg đến 181,1 ± 5,6 mg/kg; trong tôm chua dao động từ 45,7 ± 0,5 mg/kg đến 190,7 ± 4,9 mg/kg.

Thứ tư, có sự chênh lệch đáng kể về hàm lượng saccharin giữa các cơ sở sản xuất trong cùng một loại thực phẩm, với tỷ lệ chênh lệch giữa mẫu cao nhất và thấp nhất lên tới hơn 400%, phản ánh sự khác biệt trong kỹ thuật nêm nếm gia vị của từng nghệ nhân.

Thảo luận kết quả

Nguyên nhân dẫn đến việc saccharin được sử dụng phổ biến trong khi acesulfame kali vắng bóng xuất phát từ yếu tố thị trường và công nghệ chế biến truyền thống. Saccharin có giá thành rẻ, khả năng tạo vị ngọt đậm sâu và tính bền vững cao trong môi trường nhiệt độ cũng như môi trường axit lên men tự nhiên của ruốc, tôm chua và nem chua. Ngược lại, acesulfame kali có giá thành cao hơn và thường đòi hỏi kỹ thuật phối trộn hiện đại nên không được các cơ sở chế biến thủ công nhỏ lẻ ưa chuộng.

So sánh với các công trình nghiên cứu quốc tế của Andrzej Wasik và Chigusa Kobayashi, quy trình phân tích HPLC trong luận văn này thể hiện ưu thế vượt trội với thời gian phân tích rút ngắn xuống dưới 4 phút cho mỗi mẫu thử, hệ số phân giải peak sắc nét và độ thu hồi vượt trên 92,00%, giúp tiết kiệm đáng kể dung môi hữu cơ và hóa chất phân tích.

Dữ liệu nghiên cứu được trực quan hóa rất rõ ràng thông qua các biểu đồ hình cột biểu diễn sự biến thiên hàm lượng saccharin giữa các cơ sở lấy mẫu. Phân tích phương sai ANOVA một chiều trên các nhóm mẫu cho thấy giá trị F thực nghiệm lớn hơn F lý thuyết ở mức ý nghĩa p < 0,05, khẳng định vị trí lấy mẫu và nguồn gốc nguyên liệu có tác động mang ý nghĩa thống kê đến dư lượng chất tạo ngọt trong thành phẩm.

Đề xuất và khuyến nghị

Dựa trên kết quả nghiên cứu thực nghiệm, luận văn đưa ra 4 nhóm giải pháp hành động cụ thể nhằm kiểm soát và nâng cao chất lượng vệ sinh an toàn thực phẩm:

Thứ nhất, tăng cường công tác thanh tra và hậu kiểm định kỳ từ 3 đến 4 đợt mỗi năm đối với 100% cơ sở sản xuất, kinh doanh thực phẩm truyền thống trên địa bàn. Chi cục An toàn vệ sinh thực phẩm phối hợp với Sở Y tế tỉnh Thừa Thiên Huế cần đẩy mạnh kiểm tra đột xuất, thiết lập hệ thống giám sát dư lượng để đảm bảo toàn bộ cơ sở duy trì hàm lượng chất tạo ngọt dưới mức trần 200 mg/kg theo quy định.

Thứ hai, chuẩn hóa quy trình công nghệ chế biến và công thức phối trộn gia vị tại các làng nghề truyền thống. Sở Khoa học và Công nghệ tỉnh cần chủ trì mở các lớp tập huấn kỹ thuật chế biến trong giai đoạn 2016-2020, hướng dẫn nghệ nhân thay thế dần đường hóa học bằng các nguồn đường tự nhiên, phấn đấu cắt giảm từ 15% đến 20% liều lượng saccharin mà vẫn giữ trọn hương vị truyền thống.

Thứ ba, bắt buộc thực hiện minh bạch thông tin nhãn mác hàng hóa. Các cơ sở chế biến nem chả, mè xửng, tôm chua phải công bố rõ ràng loại phụ gia và hàm lượng chất tạo ngọt trên bao bì sản phẩm, hướng tới mục tiêu 100% sản phẩm đặc sản Huế có mã QR truy xuất nguồn gốc an toàn thực phẩm vào năm 2025.

Thứ tư, đẩy mạnh các chiến dịch truyền thông đa phương tiện nhằm nâng cao nhận thức cộng đồng. Trung tâm Kiểm soát Bệnh tật tỉnh cần biên soạn cẩm nang hướng dẫn người tiêu dùng tính toán khẩu phần ăn uống, đảm bảo mức nạp saccharin mỗi ngày không vượt quá ngưỡng khuyến cáo 5 mg/kg thể trọng.

Đối tượng nên tham khảo luận văn

Công trình nghiên cứu mang lại giá trị học thuật và ứng dụng thực tiễn to lớn cho 4 nhóm đối tượng chính:

  1. Cơ quan quản lý nhà nước và chuyên viên kiểm nghiệm thực phẩm: Cán bộ quản lý tại Chi cục An toàn vệ sinh thực phẩm và các viện kiểm nghiệm có thể tiếp nhận quy trình HPLC với độ thu hồi 92,00% đến 94,49% để làm phương pháp chuẩn trong công tác giám định 30 mẫu hoặc nhiều hơn trong các đợt thanh tra an toàn thực phẩm.
  2. Chủ doanh nghiệp và cơ sở chế biến đặc sản truyền thống: Hơn 50 cơ sở sản xuất ruốc, tôm chua, nem chả tại Thừa Thiên Huế có thể tham khảo định lượng thực tế để điều chỉnh công thức gia vị, đảm bảo 100% sản phẩm đưa ra thị trường đều đạt chuẩn an toàn dưới ngưỡng 200 mg/kg.
  3. Giảng viên, nghiên cứu sinh và học viên chuyên ngành Hóa phân tích, Công nghệ Thực phẩm: Luận văn là tài liệu tham khảo mẫu mực về kỹ thuật xử lý mẫu phức tạp bằng hệ Carrez, tối ưu hóa điều kiện sắc ký pha đảo và ứng dụng toán thống kê ANOVA một chiều trong phân tích hóa học.
  4. Chuyên gia dinh dưỡng và người tiêu dùng: Cung cấp nguồn chứng cứ khoa học chuẩn xác giúp người tiêu dùng hiểu đúng về mức độ an toàn của phụ gia, an tâm thưởng thức ẩm thực Huế và kiểm soát lượng dung nạp hàng ngày dưới ngưỡng 5 mg/kg thể trọng.

Câu hỏi thường gặp

  • Hàm lượng chất tạo ngọt trong đặc sản Huế có vượt ngưỡng cho phép hay không? Toàn bộ 30 mẫu thực phẩm được kiểm nghiệm đều chứa hàm lượng saccharin dưới ngưỡng giới hạn tối đa 200 mg/kg theo quy định của Bộ Y tế. Mẫu tôm chua ghi nhận mức cao nhất là 190,7 mg/kg, vẫn nằm trong phạm vi an toàn đối với sức khỏe người dùng.

  • Vì sao không phát hiện acesulfame kali trong các mẫu thực phẩm khảo sát? Kết quả phân tích cho thấy hàm lượng acesulfame kali ở 100% mẫu đều dưới giới hạn phát hiện 0,105 ppm. Nguyên nhân là do các cơ sở thủ công ưu tiên sử dụng saccharin vì giá thành rẻ và tính bền nhiệt cao, trong khi acesulfame kali có chi phí đắt hơn và khó ứng dụng trong chế biến thủ công.

  • Giới hạn phát hiện (LOD) và giới hạn định lượng (LOQ) của phương pháp HPLC là bao nhiêu? Phương pháp sắc ký lỏng hiệu năng cao đạt độ nhạy rất cao với LOD của saccharin là 0,059 ppm và acesulfame kali là 0,105 ppm. Giới hạn định lượng LOQ tương ứng đối với hai hoạt chất lần lượt là 0,195 ppm và 0,347 ppm.

  • Tiêu thụ saccharin mỗi ngày có gây nguy hiểm cho sức khỏe không? Saccharin hoàn toàn không gây hại nếu lượng đưa vào cơ thể không vượt quá liều lượng chấp nhận hàng ngày là 5 mg/kg thể trọng. Tuy nhiên, nếu lạm dụng vượt ngưỡng trong thời gian dài, chất này có thể gây mẫn cảm, suy giảm vị giác và tạo áp lực đào thải lên gan thận.

  • Vai trò của dung dịch Carrez trong quy trình chuẩn bị mẫu là gì? Hệ thuốc thử Carrez I và Carrez II đóng vai trò kết tủa hoàn toàn protein và các hợp chất hữu cơ cao phân tử trong nền mẫu thịt và hải sản. Quy trình này giúp thu được dịch lọc trong suốt, bảo vệ cột sắc ký RP18 và nâng cao độ thu hồi hoạt chất đạt từ 92,00% đến 94,49%.

Kết luận

  • Luận văn đã xây dựng và thẩm định thành công quy trình định lượng đồng thời saccharin và acesulfame kali bằng kỹ thuật RP-HPLC với hệ số tương quan R² đạt 0,9999.
  • Phương pháp phân tích đạt độ tin cậy vượt trội với độ lệch chuẩn tương đối RSD dưới 0,35% và tỷ lệ thu hồi hoạt chất đạt từ 92,00% đến 94,49%.
  • Khảo sát toàn diện 30 mẫu thực phẩm truyền thống tại Huế, chứng minh 100% mẫu khảo sát đều tuân thủ nghiêm ngặt giới hạn an toàn dưới mức 200 mg/kg.
  • Xác nhận sự vắng mặt của acesulfame kali và làm rõ sự phụ thuộc của dư lượng saccharin vào phương pháp chế biến của từng cơ sở.
  • Đề xuất hệ thống 4 giải pháp đồng bộ và khả thi nhằm kiểm soát an toàn phụ gia thực phẩm trong giai đoạn 2016-2020 và định hướng đến năm 2025.

Đóng góp cốt lõi của công trình là cung cấp quy trình phân tích HPLC có độ chính xác cao và bộ dữ liệu thực chứng đầu tiên về chất tạo ngọt trong ẩm thực Cố đô. Trong các giai đoạn tiếp theo, các cơ quan chức năng cần định kỳ mở rộng phạm vi kiểm nghiệm sang nhiều nhóm phụ gia khác trên địa bàn. Các đơn vị kiểm nghiệm và doanh nghiệp sản xuất thực phẩm hãy ứng dụng ngay quy trình phân tích chuẩn mực này để nâng cao chất lượng và bảo đảm an toàn tuyệt đối cho người tiêu dùng.