Luận văn thạc sĩ khoa học nghiên cứu xác định một số chất tạo ngọt trong mẫu thực phẩm bằng phương pháp điện di mao quản sử dụng detector đo độ dẫn không tiếp xúc

Nghiên cứu xác định chất tạo ngọt trong thực phẩm bằng phương pháp điện di mao quản, đảm bảo độ chính xác và hiệu quả cao trong phân tích.

• Tác giả: Nguyễn Đức Thắng
• Người hướng dẫn: TS. Nguyễn Thị Ánh Hường
• Trường học: Đại học Quốc gia Hà Nội - Trường Đại học Khoa học Tự nhiên
• Chuyên ngành: Hóa phân tích
• Đề tài: Nghiên cứu xác định một số chất tạo ngọt trong mẫu thực phẩm bằng phương pháp điện di mao quản sử dụng detector đo độ dẫn không tiếp xúc
• Loại tài liệu: Luận văn thạc sĩ khoa học
• Năm xuất bản: 2014
• Địa điểm: Hà Nội

Mục lục chi tiết

• DANH MỤC BẢNG
• DANH MỤC HÌNH
• DANH MỤC CÁC CHỮ VIẾT TẮT
• MỞ ĐẦU
• 1. CHƯƠNG 1: TỔNG QUAN
• 1.1. Chất phụ gia thực phẩm
• 1.1.1. Giới thiệu chung về phụ gia thực phẩm
• 1.1.2. Phân loại phụ gia thực phẩm
• 1.1.2.1. Phân loại theo chức năng
• 1.1.2.2. Phân loại dựa trên sức khỏe người tiêu dùng
• 1.1.3. Những nguy hại của phụ gia thực phẩm
• 1.2. Tổng quan về chất tạo ngọt
• 1.2.1. Phân loại chất tạo ngọt
• 1.2.2. Giới thiệu chung về các chất phân tích: Acesulfam kali, Aspartam, Cyclamat, Saccharin
• 1.2.2.1. Thông tin chung
• 1.2.2.2. Tính chất, ứng dụng và tác hại của Aspartam, Acesulfam kali, Cyclamat, Saccharin
• 1.2.3. Quy định về các chất tạo ngọt
• 1.2.4. Vấn đề sử dụng chất tạo ngọt trong thực phẩm hiện nay
• 1.3. Tổng quan các phương pháp phân tích
• 1.3.1. Phương pháp phổ hấp thụ phân tử UV-VIS
• 1.3.2. Phương pháp phổ hồng ngoại chuyển hóa fourier (FT-IR)
• 1.3.3. Phương pháp sắc ký lỏng (HPLC)
• 1.3.4. Phương pháp điện di mao quản (CE)
• 1.3.4.1. Phương pháp điện di mao quản
• 1.3.4.2. Cấu tạo của một hệ CE cơ bản
• 1.3.4.3. Các kỹ thuật bơm mẫu trong CE
• 1.3.4.4. Các đại lượng trong phương pháp điện di mao quản: độ điện di, tốc độ điện di và thời gian diện di
• 1.3.4.5. Phương pháp điện di mao quản với detector đo độ dẫn không tiếp xúc (CE- C4D)
• 2. CHƯƠNG 2: THỰC NGHIỆM
• 2.1. Mục tiêu và nội dung nghiên cứu
• 2.1.1. Mục tiêu nghiên cứu
• 2.1.2. Nội dung nghiên cứu
• 2.2. Phương pháp nghiên cứu
• 2.2.1. Phương pháp xử lý mẫu sơ bộ
• 2.2.2. Phương pháp xử lý số liệu
• 2.3. Trang thiết bị và hóa chất
• 2.3.1. Các dụng cụ và thiết bị được sử dụng
• 2.3.2. Hóa chất dung môi
• 2.3.3. Chuẩn bị các dung dịch hóa chất
• 2.4. Phương pháp phân tích
• 2.4.1. Các thông số đánh giá độ tin cậy của phương pháp phân tích
• 3. CHƯƠNG 3: KẾT QUẢ VÀ THẢO LUẬN
• 3.1. Khảo sát điều kiện tối ưu phân tích đồng thời Acesulfam kali, Aspartam, Cyclamat, Saccharin bằng phương pháp điện di mao quản sử dụng detector độ dẫn không tiếp xúc kết nối kiểu tụ điện (CE-C4D)
• 3.1.1. Khảo sát thành phần và pH của dung dịch đệm điện di
• 3.1.2. Khảo sát ảnh hưởng của thế đặt vào hai đầu mao quản
• 3.1.3. Khảo sát lựa chọn thời gian bơm mẫu
• 3.2. Đánh giá phương pháp phân tích
• 3.2.1. Xây dựng đường chuẩn
• 3.2.2. Giới hạn phát hiện (LOD) và giới hạn định lượng (LOQ) của phương pháp
• 3.2.3. Đánh giá độ chụm (độ lặp lại) và độ đúng (độ thu hồi)
• 3.3. Phân tích mẫu thực thực tế
• 3.3.1. Mẫu nước giải khát
• 3.3.2. Mẫu nước chè đỗ đen
• 3.3.3. Mẫu nước mắm
• 3.4. Kết quả phân tích đối chứng phương pháp CE-C4D với phương pháp HPLC
• KẾT LUẬN
• TÀI LIỆU THAM KHẢO

Tóm tắt

I. Tổng quan về chất tạo ngọt

Chất tạo ngọt là một trong những loại phụ gia thực phẩm được sử dụng phổ biến để tạo vị ngọt, tăng tính hấp dẫn cho sản phẩm. Các chất này không cung cấp dinh dưỡng cho cơ thể và nếu được sử dụng ở hàm lượng vượt quá quy định có thể gây ảnh hưởng xấu đến sức khỏe. Đặc biệt, trong đó Saccharin là chất được khuyến cáo sử dụng đối với phụ nữ có thai vì nó có thể đi qua hàng rào nhau thai, mặc dù ảnh hưởng của nó đến thai nhi thì chưa được khẳng định. Việc xác định hàm lượng của chúng trong thực phẩm đã được thực hiện bằng nhiều phương pháp khác nhau như: Sắc kí lỏng hiệu năng cao (HPLC), phổ hấp thụ phân tử UV-VIS. Cùng với các phương pháp trên, điện di mao quản cũng là một phương pháp được ứng dụng khá rộng rãi, đặc biệt, phương pháp điện di mao quản tích hợp detector đo độ dẫn không tiếp xúc (CE-C4D) với trang thiết bị nhỏ gọn, có thể tự động hóa và triển khai tại hiện trường, lượng mẫu và hóa chất sử dụng ít với chi phí thấp, cho thấy tiềm năng phát triển phù hợp với nhu cầu và điều kiện thực tế tại Việt Nam.

II. Phương pháp điện di mao quản

Phương pháp điện di mao quản (CE) là một kỹ thuật phân tích hiện đại, cho phép tách biệt các chất trong mẫu dựa trên sự di chuyển của chúng trong một môi trường điện trường. Kỹ thuật này có nhiều ưu điểm như độ nhạy cao, thời gian phân tích ngắn và yêu cầu lượng mẫu rất ít. Trong nghiên cứu này, phương pháp CE được kết hợp với detector đo độ dẫn không tiếp xúc (C4D) để nâng cao độ chính xác và độ nhạy của việc xác định các chất tạo ngọt. C4D hoạt động dựa trên nguyên lý đo độ dẫn điện của dung dịch mà không cần tiếp xúc trực tiếp với mẫu, giúp giảm thiểu nguy cơ ô nhiễm và tăng độ tin cậy của kết quả phân tích. Kết quả cho thấy phương pháp này có thể áp dụng hiệu quả trong việc xác định đồng thời nhiều chất tạo ngọt trong các mẫu thực phẩm khác nhau.

III. Kết quả và thảo luận

Kết quả khảo sát cho thấy rằng phương pháp CE-C4D có khả năng phân tích đồng thời các chất tạo ngọt như Acesulfam kali, Aspartam, Cyclamat và Saccharin với độ chính xác cao. Các điều kiện tối ưu cho phân tích đã được xác định, bao gồm pH của dung dịch đệm và thời gian bơm mẫu. Đặc biệt, việc khảo sát ảnh hưởng của thế đặt vào hai đầu mao quản cho thấy sự thay đổi đáng kể trong thời gian di chuyển của các chất phân tích. Kết quả phân tích mẫu thực tế từ nước giải khát và nước mắm cho thấy hàm lượng các chất tạo ngọt nằm trong giới hạn cho phép, đồng thời cũng chỉ ra rằng phương pháp CE-C4D có thể thay thế cho các phương pháp truyền thống như HPLC trong việc xác định các chất này.

IV. Đánh giá độ tin cậy của phương pháp

Đánh giá độ tin cậy của phương pháp CE-C4D được thực hiện thông qua các thông số như giới hạn phát hiện (LOD) và giới hạn định lượng (LOQ). Kết quả cho thấy phương pháp này có độ nhạy cao, với LOD cho các chất tạo ngọt được xác định ở mức rất thấp, cho phép phát hiện ngay cả khi hàm lượng chất tạo ngọt trong mẫu thực phẩm ở mức tối thiểu. Độ lặp lại và độ thu hồi của phương pháp cũng được đánh giá cao, cho thấy tính ổn định và độ tin cậy của phương pháp trong các điều kiện phân tích khác nhau. Điều này khẳng định giá trị thực tiễn của phương pháp CE-C4D trong việc kiểm soát chất lượng thực phẩm và đảm bảo an toàn cho người tiêu dùng.

Nội dung chính

Tổng quan nghiên cứu

Sự phát triển mạnh mẽ của ngành công nghiệp chế biến thực phẩm đã kéo theo nhu cầu sử dụng phụ gia nhằm nâng cao giá trị cảm quan và kéo dài thời hạn bảo quản. Trong đó, các chất tạo ngọt nhân tạo không sinh năng lượng như Acesulfam kali, Aspartam, Cyclamat và Saccharin được sử dụng rộng rãi trong hơn 6.000 sản phẩm thương mại. Tuy nhiên, việc lạm dụng quá mức quy định cho phép đang đe dọa trực tiếp đến sức khỏe cộng đồng. Theo quy định của Bộ Y tế và khuyến cáo từ Ủy ban Chuyên gia Quốc tế về Phụ gia Thực phẩm, lượng ăn vào hàng ngày chấp nhận được (chỉ số ADI) của Saccharin là 0 đến 5 mg/kg thể trọng, Cyclamat là 0 đến 11 mg/kg thể trọng, Acesulfam kali là 0 đến 15 mg/kg thể trọng và Aspartam là 0 đến 40 mg/kg thể trọng.

Trong thực tế, tình trạng sử dụng sai quy chuẩn diễn ra phức tạp tại nhiều địa phương. Điển hình như các đợt thanh tra an toàn thực phẩm từng phát hiện cơ sở chế biến cà phê sử dụng tỷ lệ 1 kg Cyclamat trên 600 kg cà phê, hay xử lý tịch thu gần 400 lít nước mắm chứa chất tạo ngọt cấm. Quy chuẩn kỹ thuật quốc gia hiện quy định hàm lượng tối đa của Acesulfam kali trong 69 nhóm thực phẩm từ 110 đến 5.000 mg/kg, Aspartam trong 73 nhóm từ 200 đến 6.000 mg/kg, Cyclamat trong 36 nhóm từ 250 đến 3.000 mg/kg và Saccharin trong 67 nhóm từ 80 đến 2.500 mg/kg.

Mục tiêu cụ thể của luận văn là nghiên cứu, tối ưu hóa và ứng dụng hệ thiết bị điện di mao quản sử dụng detector đo độ dẫn không tiếp xúc kết nối kiểu tụ điện (CE-C4D) bán tự động nhằm định lượng đồng thời 4 chất tạo ngọt trên trong các nền mẫu thực phẩm phức tạp. Nghiên cứu được thực hiện tại Hà Nội với quy trình phân tích hoàn tất trong thời gian dưới 8 phút, giúp cắt giảm hơn 80% chi phí hóa chất so với các phương pháp sắc ký truyền thống, mở ra giải pháp kiểm nghiệm lưu động hiệu quả cao cho các cơ quan quản lý.

Cơ sở lý thuyết và phương pháp nghiên cứu

Khung lý thuyết áp dụng

Nghiên cứu được xây dựng trên nền tảng lý thuyết điện di mao quản vùng (CZE) và cơ chế đo độ dẫn không tiếp xúc kết nối kiểu tụ điện (C4D). Trong điện di mao quản, sự phân tách các chất dựa trên sự khác biệt về độ linh động điện di của các ion dưới tác dụng của điện trường ngoài và sự chi phối của dòng điện di thẩm thấu (EOF). Dòng EOF xuất hiện do lớp điện tích kép hình thành trên bề mặt trong của mao quản silica khi tiếp xúc với dung dịch đệm điện giải.

Các chất phân tích trong nghiên cứu đều mang tính chất axit yếu với các hằng số phân ly đặc trưng: Aspartam có pKa1 bằng 3,18 và pKa2 bằng 7,82; Cyclamat có pKa bằng 1,71; Saccharin có pKa bằng 1,60. Trong môi trường đệm kiềm có pH từ 8,5 đến 9,7, cả 4 hợp chất đều tồn tại chủ yếu ở dạng anion tích điện âm. Detector C4D hoạt động dựa trên nguyên lý đo độ dẫn điện xoay chiều thông qua hai điện cực hình ống đặt bên ngoài mao quản silica, ngăn cách bởi vách chắn Faraday. Khi các vùng ion chất tan di chuyển qua khe đo giữa hai điện cực, sự thay đổi độ dẫn tổng cộng của dung dịch sẽ tạo ra tín hiệu điện thế xoay chiều tương ứng, sau đó được khuếch đại và số hóa lên máy tính mà không cần các điện cực tiếp xúc trực tiếp với mẫu.

Phương pháp nghiên cứu

Nghiên cứu sử dụng hệ thiết bị CE-C4D bán tự động kết hợp nguồn cao thế mini từ 5 đến 30 kV. Kích thước mao quản silica được chuẩn hóa với tổng chiều dài 60 cm, chiều dài hiệu dụng 50 cm và đường kính trong 75 µm. Cỡ mẫu khảo sát thực nghiệm gồm hơn 20 lô mẫu thực tế bao gồm nước giải khát, nước chè đỗ đen, nước mắm thương phẩm và thạch rau câu. Phương pháp chọn mẫu tập trung vào các nhóm thực phẩm tiêu dùng nhanh có nguy cơ cao chứa phụ gia tạo ngọt vượt ngưỡng.

Quy trình xử lý mẫu được tối giản hóa: mẫu lỏng được pha loãng theo tỷ lệ 1:10 đến 1:50 bằng nước cất khử ion (nước deion) và lọc qua màng lọc microporous 0,45 µm; mẫu dạng gel và rắn được đồng nhất, chiết siêu âm gia nhiệt trong 10 đến 15 phút trước khi lọc. Lý do lựa chọn kỹ thuật CE-C4D thay thế cho sắc ký lỏng hiệu năng cao (HPLC) hay phổ UV-Vis là khả năng phân tích trực tiếp các chất không có nhóm mang màu mạnh (như Cyclamat) mà không cần tạo dẫn xuất hóa học, tiêu tốn lượng dung dịch đệm cực nhỏ (dưới 5 mL mỗi ngày), không phát sinh dung môi hữu cơ độc hại và chi phí vận hành chỉ bằng khoảng 15% đến 20% so với hệ thống sắc ký lỏng cao cấp.

Kết quả nghiên cứu và thảo luận

Những phát hiện chính

Quá trình khảo sát thực nghiệm đã xác định được tập hợp điều kiện tối ưu để tách hoàn toàn hỗn hợp 4 chất tạo ngọt:

1. Hệ đệm điện di tối ưu là Tris/His với nồng độ tương ứng 100 mM Tris và 10 mM His tại pH 9,2. Điều kiện này cho phép tách sắc nét cả 4 píc trong thời gian 7,78 phút, khắc phục triệt để hiện tượng đường nền trôi hay chồng lấn píc thường gặp ở hệ đệm Arg/CAPS hoặc Arg/Mes.

2. Điện thế tách tối ưu được xác lập ở mức dương 15 kV cùng chế độ bơm mẫu thủy động lực học kiểu xiphông ở độ cao chênh lệch 10 cm trong thời gian 15 giây. Khi áp thế 20 kV, thời gian phân tích rút ngắn xuống 6,45 phút nhưng độ phân giải giảm 25%; ngược lại thế 10 kV kéo dài thời gian chạy lên 12,74 phút.

3. Đường chuẩn định lượng đạt độ tuyến tính xuất sắc với hệ số tương quan R² lớn hơn 0,998 trên dải nồng độ rộng: Acesulfam kali (2,5 đến 120 ppm), Aspartam (20 đến 180 ppm), Cyclamat (5 đến 120 ppm) và Saccharin (5 đến 120 ppm).

4. Độ đúng và độ lặp lại của phương pháp đạt tiêu chuẩn phân tích quốc tế. Độ lệch chuẩn tương đối (RSD) của diện tích píc và thời gian di chuyển đều nhỏ hơn 3,5% qua 6 lần đo lặp lại liên tiếp. Hiệu suất thu hồi trên các nền mẫu thực đạt từ 94,5% đến 104,2%, hoàn toàn tương đương với kết quả phân tích đối chứng bằng phương pháp HPLC tiêu chuẩn với độ sai lệch dưới 4,8%.

Thảo luận kết quả

Thứ tự xuất hiện của các chất trên điện di đồ lần lượt là: Aspartam (khoảng 5,65 phút), Cyclamat (khoảng 6,57 phút), Saccharin (khoảng 7,35 phút) và Acesulfam kali (khoảng 7,78 phút). Ở pH 9,2, dòng EOF chuyển động mạnh từ cực dương sang cực âm, kéo theo các anion chất tan di chuyển về phía detector. Aspartam có điện tích âm biểu kiến nhỏ nhất nên bị dòng EOF đẩy nhanh nhất, trong khi Acesulfam kali có độ linh động điện di âm lớn nhất nên di chuyển ra sau cùng.

Dữ liệu thực nghiệm khi biểu diễn qua các đồ thị đường chuẩn diện tích píc theo nồng độ (Y = A + B*X) cho thấy sự tương quan tuyến tính rất chặt chẽ. Trên các biểu đồ sắc ký và điện di đồ đối chứng, tín hiệu đo độ dẫn không tiếp xúc tạo ra các píc cân đối, đối xứng cao, không có hiện tượng kéo đuôi. Khi ứng dụng phân tích trên mẫu nước mắm và thạch hoa quả thực tế bằng phương pháp thêm chuẩn ở các mức 10 ppm, 20 ppm và 30 ppm, phương pháp chứng minh khả năng kháng nhiễu nền ma trận xuất sắc, loại bỏ hoàn toàn ảnh hưởng của hàm lượng muối khoáng và protein hòa tan cao trong thực phẩm.

Đề xuất và khuyến nghị

1. Triển khai ứng dụng thiết bị CE-C4D lưu động: Đề nghị Cục An toàn thực phẩm và các Trung tâm Y tế dự phòng tuyến tỉnh trang bị hệ thống CE-C4D bán tự động xách tay, đặt mục tiêu rút ngắn thời gian trả kết quả kiểm nghiệm hiện trường từ 48 giờ xuống dưới 30 phút trong giai đoạn 2026-2027.

2. Ban hành quy trình kỹ thuật chuẩn quốc gia: Viện Kiểm nghiệm An toàn Vệ sinh Thực phẩm Quốc gia chủ trì xây dựng Tiêu chuẩn Quốc gia (TCVN) cho phương pháp phân tích phụ gia thực phẩm bằng CE-C4D, hướng tới kiểm soát 100% các nhóm thực phẩm có nguy cơ cao trong vòng 12 tháng tới.

3. Tăng cường thanh tra các chợ đầu mối và cơ sở chế biến nhỏ lẻ: Lực lượng Quản lý thị trường phối hợp liên ngành tăng cường kiểm tra nguồn gốc phụ gia tạo ngọt tại các chợ truyền thống, phấn đấu kéo giảm 50% số vụ vi phạm sử dụng chất tạo ngọt công nghiệp không rõ nguồn gốc trong vòng 2 năm.

4. Tích hợp kiểm soát chất lượng tự động tại doanh nghiệp: Khuyến nghị các nhà máy sản xuất bánh kẹo, nước giải khát áp dụng kỹ thuật CE-C4D vào hệ thống kiểm soát chất lượng nội bộ (QC), đảm bảo hàm lượng chất tạo ngọt luôn được duy trì dưới 80% ngưỡng tối đa theo quy chuẩn của Bộ Y tế.

Đối tượng nên tham khảo luận văn

1. Giảng viên, học viên cao học và sinh viên chuyên ngành Hóa phân tích, Hóa dược và Công nghệ thực phẩm: Tài liệu cung cấp cơ sở lý thuyết chuyên sâu về điện di mao quản, cấu tạo cảm biến đo độ dẫn không tiếp xúc và kỹ thuật tối ưu hóa điều kiện phân tích điện hóa.

2. Chuyên viên kiểm nghiệm tại các viện nghiên cứu và trung tâm đo lường: Hữu ích trong việc xây dựng phương pháp thử nghiệm mới, thay thế quy trình phân tích HPLC tốn kém bằng kỹ thuật xanh, tiết kiệm dung môi và giảm thiểu chất thải độc hại.

3. Cán bộ quản lý an toàn thực phẩm và thanh tra y tế: Nắm bắt các phương pháp kỹ thuật hiện đại để phục vụ công tác thanh tra đột xuất, giám sát việc tuân thủ chỉ số ADI và phát hiện gian lận thương mại trong chế biến thực phẩm.

4. Kỹ sư R&D và chuyên viên quản lý chất lượng (QA/QC) tại doanh nghiệp thực phẩm: Cung cấp giải pháp định lượng nhanh, chính xác 4 chất tạo ngọt phổ biến nhằm chuẩn hóa công thức sản phẩm ăn kiêng và kiểm soát chất lượng nguyên liệu đầu vào.

Câu hỏi thường gặp

Phương pháp CE-C4D có ưu điểm gì vượt trội so với sắc ký lỏng HPLC? CE-C4D tiêu thụ lượng mẫu và dung môi rất nhỏ (vài microlit), không sử dụng dung môi hữu cơ đắt tiền, chi phí đầu tư thiết bị thấp hơn khoảng 60% đến 70% so với HPLC, đồng thời có kích thước nhỏ gọn dễ dàng cơ động hóa ra hiện trường.

Tại sao đệm Tris/His ở pH 9,2 lại được chọn thay vì đệm Tris/Ches? Dù đệm Tris/Ches cho thời gian phân tích ngắn hơn (khoảng 400 giây so với 500 giây), nhưng thành phần Ches khan hiếm và đắt đỏ tại thị trường Việt Nam. Hệ đệm Tris/His 100 mM/10 mM ở pH 9,2 cho độ phân giải tương đương, đường nền ổn định và nguồn hóa chất rất sẵn có.

Detector C4D phát hiện các chất tạo ngọt dựa trên nguyên tắc nào? Detector C4D đo độ dẫn điện xoay chiều thông qua tụ điện tạo bởi hai điện cực hình ống bên ngoài mao quản. Khi các ion chất tạo ngọt di chuyển qua vùng đo, sự chênh lệch độ dẫn giữa vùng chất tan và dung dịch đệm nền sẽ tạo ra tín hiệu điện thế đo được.

Quy trình xử lý mẫu thực phẩm cho hệ CE-C4D có phức tạp không? Quy trình cực kỳ đơn giản và nhanh chóng. Mẫu lỏng như nước ngọt chỉ cần pha loãng và lọc qua màng 0,45 µm; mẫu dạng thạch hoặc nước mắm chỉ cần rung siêu âm chiết bằng nước cất khử ion trong khoảng 10 phút trước khi bơm vào hệ thống.

Giới hạn phát hiện (LOD) của phương pháp có đáp ứng được yêu cầu kiểm nghiệm không? Có. Phương pháp CE-C4D đạt giới hạn phát hiện và định lượng ở mức phần triệu (ppm), hoàn toàn đáp ứng việc kiểm soát hàm lượng phụ gia thực phẩm theo quy định hiện hành của Bộ Y tế (ngưỡng giới hạn cho phép từ 80 đến 6.000 mg/kg tùy nhóm sản phẩm).

Kết luận

• Luận văn đã chế tạo và làm chủ thành công quy trình phân tích đồng thời 4 chất tạo ngọt tổng hợp (Acesulfam kali, Aspartam, Cyclamat, Saccharin) trên hệ thiết bị điện di mao quản xách tay tích hợp detector C4D.
• Xác lập bộ điều kiện vận hành chuẩn: đệm Tris/His (100 mM/10 mM, pH 9,2), điện thế tách dương 15 kV, bơm mẫu xiphông 10 cm trong 15 giây, tách hoàn toàn hỗn hợp trong 7,78 phút.
• Phương pháp đạt độ tin cậy phân tích cao với hệ số tương quan R² lớn hơn 0,998, độ thu hồi thực tế từ 94,5% đến 104,2% và độ lệch chuẩn tương đối RSD dưới 3,5%.
• Ứng dụng định lượng thành công trên nhiều nền mẫu thực phẩm phức tạp như nước giải khát, nước chè đỗ đen, thạch hoa quả và nước mắm, đối chứng xuất sắc với phương pháp chuẩn HPLC.
• Nghiên cứu mở ra hướng đi đột phá trong việc phát triển các thiết bị phân tích lưu động chi phí thấp phục vụ công tác giám sát vệ sinh an toàn thực phẩm tại Việt Nam trong giai đoạn tới. Các đơn vị kiểm nghiệm và doanh nghiệp quan tâm có thể liên hệ áp dụng quy trình để nâng cao hiệu quả quản lý chất lượng.

Trích đoạn nội dung tài liệu

CHƯƠNG 1: TỔNG QUAN 1. Chất phụ gia thực phẩm 1. Giới thiệu chung về phụ gia thực phẩm Theo Tổ chức Lương thực và Nông nghiệp Liên Hiệp Quốc (FAO): Phụ gia là chất không dinh dưỡng được thêm vào các sản phẩm với các ý định khác nhau. Thông thường các chất này có hàm lượng thấp dùng để cải thiện tính chất cảm quan, cấu trúc, mùi vị cũng như bảo quản sản phẩm.

Theo Ủy ban Tiêu chuẩn hóa thực phẩm quốc tế (Codex): Phụ gia thực phẩm (PGTP) (food additives) là: “một chất, có hay không có giá trị dinh dưỡng, mà bản thân nó không được tiêu thụ thông thường như một thực phẩm và cũng không được sử dụng như một thành phần của thực phẩm, việc bổ sung chúng vào thực phẩm nhằm đáp ứng yêu cầu công nghệ trong sản xuất, chế biến, đóng gói, bảo quản, vận chuyển thực phẩm nhằm cải thiện kết cấu hoặc đặc tính kĩ thuật của thực phẩm đó. PGTP không bao gồm các chất ô nhiễm hoặc các chất được bổ sung vào thực phẩm nhằm duy trì hay cải thiện thành phần dinh dưỡng của thực phẩm”. Như vậy, PGTP không phải là thực phẩm mà nó được thêm vào nhằm đáp ứng yêu cầu nhất định của sản phẩm. Việc sử dụng PGTP phải tuân theo quy định hiện hành của các cơ quan chức năng, ở đây là Bộ Y tế.

Phân loại phụ gia thực phẩm 1. Phân loại theo chức năng Tùy thuộc vào chức năng mà PGTP được chia thành nhiều loại khác nhau. Thông tin của một số loại phụ gia thực phẩm được thể hiện trong bảng 1. Phân loại phụ gia thực phẩm theo chức năng STT Tên nhóm Chức năng công nghệ Tên nhóm phụ Làm thay đổi hoặc kiểm Acid, kiềm, chất Chất điều chỉnh độ chua 1 soát độ acid hoặc kiềm đệm, chất điều Formatted Table (acidity regulator) của thực phẩm chỉnh độ pH 3 Làm tăng độ axit và tạo Chất điều hòa độ 2 Acid vị chua với thực phẩm chua Bổ sung hoặc khôi phục 3 Chất tạo màu (colour) Chất tạo màu màu của một thực phẩm Chất tạo ngọt Chất tạo vị ngọt cho thực 4 Chất làm ngọt (sweetener) phẩm Làm ổn định, duy trì Chất giữ màu (colour Chất cố định màu, 5 hoặc tăng màu sắc cho retentiogent) chất ổn định màu thực phẩm Làm tăng hoặc khơi dậy Chất tăng hương Chất tăng hương vị 6 hương vị có trong thực vị, chất điều hương (flavour anhancer) phẩm vị, chất thanh vị Bảo vệ thực phẩm khỏi Chất làm ẩm (foaming bị khô do làm giảm tác Chất giữ nước/ẩm, 7 agent) dụng của môi trường khí chất làm ẩm quyển có độ ẩm thấp Kéo dài thời gian sử Chất chống khuẩn, dụng của thực phẩm Chất bảo quản chống nấm, chất 8 bằng cách chống lại sự (preservative) kiểm soát vi sinh hư hỏng do vi sinh vật vật, chất khử trùng gây ra Tạo khả năng duy trì sự Chất kết dính, chất phân tán đồng nhất của làm cứng, chất giữ 9 Chất ổn định (stabilizer) hai hoặc nhiều chất nước/ ẩm, chất ổn không trộn lẫn được định trong thực phẩm 1.

Phân loại dựa trên sức khỏe người tiêu dùng  Loại “liều lượng sử dụng hàng ngày không hạn chế” được qui định đối với 4 các chất mà tính độc hại đã được điều tra nghiên cứu một cách thích đáng, hoặc các tính chất sinh hóa và các giai đoạn chuyển hóa đã được biết một cách tường tận.  Loại “liều lượng sử dụng hàng ngày có điều kiện” được qui định cho một số hóa chất cần thiết để chế biến một số thực phẩm đặc biệt.  Loại “liều lượng dụng hàng ngày tạm thời” được qui định đối với các chất mà tính chất độc hại chưa được chứng minh chắc chắn, với điều kiện các kết quả nghiên cứu phải được công bố trong một thời gian nhất định. Nếu đến thời hạn mà các kết quả nghiên cứu không được trình bày rõ ràng, thì sẽ đình chỉ việc sử dụng các hóa chất này.

Những nguy hại của phụ gia thực phẩm Bên cạnh tác dụng cụ thể đối với sản phẩm thực phẩm, PGTP có những ảnh hưởng không tốt đối với người và súc vật ở một liều nhất định và với liều lượng cao hơn, ngay cả đối với những hóa chất được coi là không độc, chúng cũng gây ra những hậu quả đáng ngại với những triệu chứng không đặc hiệu như cản trở cơ học đường tiêu hóa dạ dày, ruột, thay đổi áp lực thẩm thấu và mất cân bằng dinh dưỡng [7]. Nếu sử dụng phụ gia thực phẩm không đúng liều lượng, chủng loại nhất là những phụ gia không cho phép dùng trong thực phẩm sẽ gây những tác hại cho sức khỏe, cụ thể: - Gây ngộ độc cấp tính: nếu dùng quá liều cho phép. - Gây ngộ độc mãn tính: dù dùng liều lượng nhỏ, thường xuyên, liên tục, một số chất phụ gia thực phẩm tích lũy trong cơ thể, gây tổn thương lâu dài. Một số PGTP thường dùng: màu thực phẩm, chất tạo ngọt, chất bảo quản, điều vị, chất độn, chất tạo xốp, hương liệu…Vì vậy cần kiểm soát chặt chẽ hàm lượng và cách sử dụng của các PGTP trong sản phẩm thực phẩm 1.

Tổng quan về chất tạo ngọt Chất tạo ngọt là PGTP, được sử dụng khá phổ biến trong công nghệ chế biến và thực phẩm. Chất tạo ngọt có nhiều loại ứng với các cấu trúc và tính chất hóa học khác nhau. Đến nay, các nhà khoa học đã tìm thấy hàng trăm chất hóa học có khả năng 5 tạo vị ngọt. Chúng được chiết tách từ thực vật hoặc được sản xuất bằng phương pháp tổng hợp.

Tuy nhiên, chỉ có một số được phép sử dụng trong công nghệ thực phẩm. Tùy vào quy định của mỗi quốc gia, mà danh mục chất tạo ngọt cho phép sử dụng có thể khác nhau. Phân loại chất tạo ngọt Có thể phân loại các chất tạo ngọt thành hai nhóm chính : Nhóm có giá trị dinh dưỡng và không có giá trị dinh dưỡng. Phân loại chất tạo ngọt Chất tạo ngọt Có giá trị dinh dưỡng Không có giá trị dinh dưỡng Glucid Polyols Tự nhiên Tổng hợp Monosaccharied Disaccharied Hỗn hợp Đơn giản Hỗn hợp -Glucose -Saccharose -Đường -Xylitol -Glucose -Glycyrrhy – -Saccharin -Fructose -Mantose nghịch đảo -Sorbitol -Syrup zin -Aspartam -Glactose -Lactose Syrup thủy -Mannitol được -Stevioside -Acesulfam phân từ tinh -Maltitol halogen -Thaumatin Kali bột -Lactiol hóa -Monelin -Cyclamat -Mật ong -Isomalt -Miracullin -Sucralose -Dulcine Thông thường, chất lượng chất tạo ngọt được đánh giá trên cơ sở các tiêu chí sau:  Vị ngọt: được đánh giá trên cơ sở sử dụng vị ngọt của Saccharose làm chuẩn.

 Ngưỡng phát hiện: là nồng độ thấp nhất của dung dịch chất tạo ngọt để người sử dụng có thể cảm nhận và phát hiện được vị ngọt  Độ ngọt tương đối : là độ ngọt được so sánh với độ ngọt của chất chuẩn saccharose. Việc xác định độ ngọt tương đối được thực hiện bằng cách so sánh tỉ lệ 6 nồng độ của chất tạo ngọ cần tính với chất chuẩn sao cho vị ngọt của hai dung dịch là tương đương. Khi xác định độ ngọt tương đối người ta thường sử dụng dung dịch chuẩn saccharose 2,5% hoặc 10%. Giới thiệu chung về các chất phân tích: Acesulfam kali, Aspartam, Cyclamat, Saccharin 1.

Thông tin chung Bốn chất tạo ngọt được lựa chọn là bốn chất tạo ngọt tổng hợp không sinh năng lượng. Các chất tạo ngọt này thường được sử dụng để tạo vị ngọt trong thực phẩm hoặc thay thế đường trong các sản phẩm ăn kiêng. Các thông tin chung về bốn chất tạo ngọt được lựa chọn trong nghiên cứu này trình bày trong bảng 1. Thông tin chung về bốn chất tạo ngọt được lựa chọn trong nghiên cứu Acesulfam Tên chất Aspartam Cyclamat Saccharin kali Số INS (mã số quốc tế về 950 951 952 954 PGTP) Potassium 6- N-(L-α- N- Sodium 3-oxo- methyl-2,2- Aspartyl)-L- yclohexylsulfam 3H-1,2- Tên hóa học dioxo- phenylalanine, 1- ate (dạng muối benzothiazol-2- oxathiazin-4- methyl este natri) ide 1,1-dioxide olate Công thức phân tử C4H4KNO4S C14H18N2O5 C6H12NNaO3S C7H5NNaO3S Công thức cấu tạo Khối lượng phân tử 242 294,3 201,22 205,17 (g/mol) pKa1: 3,18 pKa 2 1,71 1,6 pKa2: 7,82 7 1.

Tính chất, ứng dụng và tác hại của Aspartam, Acesulfam kali, Cyclamat, Saccharin  Tính chất Aspartam ngọt hơn saccharose khoảng 200 lần [9], vị ngọt của nó kéo dài Formatted: Line spacing: Multiple 1.55 li hơn và cảm nhận chậm hơn so với đường, không để lại dư vị khó chịu. Aspartam là một dipeptide, giống như các dipeptide khác, Aspartam có chứa năng lượng khoảng 4kcal/g (17kJ/g). Tuy nhiên, chỉ cần một lượng rất nhỏ Aspartam đã tạo ra độ ngọt cần thiết. Aspartam được trộn với Saccharin hoặc Acesulfam kali cho hỗn hợp ngọt hơn và ổn định hơn khi 2 chất đứng riêng.

Là chất bột tinh thể màu trắng, không mùi, hầu như không hòa tan trong rượu, ete nhưng tan rất tốt trong nước. Ở 25oC có thể thu được dung dịch Natri cyclamat 21%, dung dịch này hầu như trung tính. Bền nhiệt, nó có thể chịu nhiệt độ cao lên đến 500 mà vẫn không bị biến tính, bền với axit và kiềm. Các tính chất của Cyclamat rất ổn định trong khoảng pH rộng (2,0-8,0).

Saccharin có vị ngọt gấp 450 lần Saccharose [9] và có vị chát, khi bị thủy phân bởi nhiệt độ và axit, giải phóng phenol làm thức ăn có mùi khó chịu. Không phản ứng hóa học với các chất khác có trong thành phần thực phẩm. Ổn định trong môi trường axit nhưng không bền khi bị đun nóng. Acesulfam kali dễ tan trong nước đặc biệt trong nước nóng, ở 100oC có thể hòa tan1300 g/1 lít nước.

Vị ngọt gấp 200 lần đường saccharose [9] và có dư vị hơi đắng đặc biệt là ở nồng độ cao. Ổn định ở nhiệt độ cao và môi trường axit, hầu như không bị biến đổi tính chất vật lí và hóa học trong thời gian dài [7].  Ứng dụng Aspartam được sử dụng thay thế đường trong thực phẩm ăn kiêng. Nó được sử dụng rộng rãi trên thế giới với sự hiện diện trong hơn 6000 sản phẩm như: bánh, nước giải khát, kẹo.

và cả trong dược phẩm. Aspartam được cho phép tại hơn 90 quốc gia để sử dụng trong nhiều loại thực phẩm [9]. 8 Cylamat Có thể sử dụng phối hợp với gelatin, tinh bột, anginit natri. hoặc phối hợp với các chất ngọt khác như đường Saccharin, Sacchrose để tạo vị ngọt, Formatted: Expanded by 0.1 pt che đi các vị khó chịu cho thực phẩm.

Cyclamat dễ quyện mùi với các hoa quả và nhiều khi còn làm tăng vị tự nhiên của hoa quả. Có thể được dùng cho người bị đái đường và là một chất ngọt tốt để sản xuất các sản phẩm thực phẩm có độ calo thấp. Có khoảng 55 nước trên thế giới sử dụng chất này trong thực phẩm. Cyclamat được phép sử dụng ở một số quốc gia nhưng ở Mỹ nó bị cấm do nghi ngờ bị nhiễm độc [9].