MỞ ĐẦU Vệ sinh an toàn thực phẩm (VSATTP) đang ngày càng trở thành một trong những điểm nóng đáng quan tâm của xã hội , tác động đến sự phát triển kinh tế, ảnh hưởng đến sức khỏe của người tiêu dùng, đến chất lượng cuộc sống và về lâu dài còn ảnh hưởng đến sự phát triển nòi giống, dân tộc. Trong giai đoạn phát triển và hội nhập WTO hiện nay, một trong những điều kiện để phát triễn bền vững, ngành sản xuất thực phẩm Việt Nam cần phải nỗ lực để đạt yêu cầu cả về lượng và chất, đặc biệt chú trọng an toàn cho người sử dụng. Nhưng trong quá trình sản xuất, vì mục đích lợi nhuận, các doanh nghiệp đã sử dụng tùy tiện những hóa chất cấm hoặc thiếu kiến thức về việc sử dụng hóa chất cũng như kiểm soát hóa chất độc hại sinh ra trong quá trình chế biến. Hệ quả là một số thực phẩm lưu hành không an toàn cho người tiêu dùng, không tiêu thụ được gây thiệt hại lớn cho doanh nghiệp trong sản xuất và xuất khẩu.
Để việc kiểm soát VSATTP được chủ động, đạt hiệu quả cao, cần phải có trang thiết bị và phương pháp phân tích thật chính xác để xác định các hóa chất độc hại trong thực phẩm gây ảnh hưởng đến sức khỏe. Gần đây, nhiều nguồn thông tin từ nước ngoài với các tổ chức uy tín như Cơ quan quản lý thực phẩm và thuốc của Mỹ (FDA), Cơ quan an toàn thực phẩm châu Âu (EFSA) đã phát hiện furan có trong một số thực phẩm qua xử lý nhiệt. Theo Cơ quan nghiên cứu ung thư quốc tế (IARC), furan là chất gây ung thư ở chuột và được xếp vào nhóm 2B “gây ung thư ở người”. Hiện tại, ở Việt Nam chưa có nhiều nghiên cứu về phương pháp phân tích cũng như những ảnh hưởng của furan trong thực phẩm đến sức khỏe để cảnh báo cho người tiêu dùng.
Xuất phát từ những yêu cầu thực tế trên, với sự hỗ trợ trang thiết bị của Trung Tâm Kiểm Nghiệm An Toàn Vệ Sinh Thực Phẩm Khu Vực Phía Nam và dựa trên những công trình nghiên cứu liên quan đã được công bố ngoài nước, chúng tôi tiến hành thực 2 hiện đề tài: “Phân tích Furan trong một số thực phẩm xử lý nhiệt bằng sắc ký khí ghép khối phổ kết hợp với headspace (GC/MS-HS).” 3 CHƢƠNG 2 : TỔNG QUAN 2. Giới thiệu về furan 2. Tính chất của furan [1] Furan là một ete dạng vòng, dạng lỏng trong suốt, không màu, dễ bay hơi và dễ cháy, có điểm sôi gần với nhiệt độ phòng. Công thức phân tử : C4H4O Nhiệt độ sôi : 31,3 °C Khối lượng phân tử : 68,07 g/mol Điểm nóng chảy: -85,6 °C Tỷ trọng : 936,00 kg/m³ Hình 2.1 : Công thức cấu tạo furan[1] 2.
Nguồn gốc hình thành furan trong thực phẩm Nguồn gốc hình thành furan từ quá trình chế biến thực phẩm có xử lý nhiệt có thể đi từ phản ứng Maillar giữa axit amin và đường khử (hình 2.2); quá trình oxy hóa chất béo của các axit béo không bão hòa hoặc từ acid ascorbic. Hàm lƣợng furan có trong thực phẩm theo một số nghiên cứu Năm 2004, Cơ quan quản lý thực phẩm và thuốc của Mỹ (FDA) đã tiên phong trong việc kiểm soát furan trong thực phẩm chế biến có xử lý nhiệt được đựng trong lọ hoặc lon. Với 334 loại thực phẩm, đa số thực phẩm cho trẻ em, trẻ sơ sinh và các thực phẩm khác (các loại rau đóng hộp, trái cây, thịt và cá, nước sốt mì ống, nước uống dinh dưỡng, bia và cà phê), kết quả kiểm tra cho thấy hàm lượng furan trong rau quả cao nhất, đặc biệt là đậu, bí và khoai tây[4]. Không những vậy, hằng năm, FDA đều tiến 4 hành lấy mẫu thực phẩm để kiểm tra furan và kết quả phân tích được cập nhật liên tục trên trang web của FDA.
Sau khi FDA công bố kết quả phát hiện furan trong thực phẩm, Cơ quan an toàn thực phẩm châu Âu (EFSA) cũng tiến hành lấy mẫu để phân tích furan.Từ năm 2004 đến 2010, trong 5050 mẫu thực phẩm được lấy để phân tích furan ở 20 quốc gia thuộc Châu Âu. Hàm lượng furan cao nhất được tìm thấy trong cà phê từ 45 µg/kg – 3660 µg/kg; sữa bột cho trẻ sơ sinh là 3,2 µg/kg và thức ăn trẻ em đóng hộp là 49 µg/kg. AMINO ACIDS (serine, cysteine, alanine, threonine, and aspartic acid) SR = Strecker reaction MR = Maillard reaction LO = lipid oxidation (according to Perez & Yaylayan 2004) acetaldehyde glycolacetaldehyde aldol condensation CARBOHYDRATES (including ascorbic acid) aldotetrose derivatives Furan PUFA (polyunsaturated fatty acids) 4-hydroxy-2-butenal Hình 2.2 : Quá trình hình thành furan từ amino acid, cacbohydrate và chuỗi acid béo không bão hòa [3] 5 Ascorbic acid 2-deoxy-aldotetrose Furan aldotetrose 4-hydroxy-2-butenal oxidized fatty acid Hình 2.3 : Quá trình hình thành furan từ đường, acid ascorbic và acid béo[4] 6 2. Tiêu chuẩn furan trong thực phẩm Về tiêu chuẩn cho phép hàm lượng furan có trong thực phẩm chưa được quy định ở Việt Nam và cả thế giới, vấn đề này đang được nghiên cứu.
Dựa trên kết quả phân tích toàn diện về sự phơi nhiễm furan với con người, EFSA đã tính toán hàm lượng furan phơi nhiễm trong ăn uống ở các độ tuổi từ 0,02 - 0,59 µg/kg thể trọng mỗi ngày, trung bình khoảng 0,19 µg/kg thể trọng[5]. Ngoài ra, theo kết quả phân tích năm 2009 của Viện dinh dưỡng quốc gia Đan Mạch, lượng furan qua đường ăn uống vào cơ thể đối với người lớn 15-75 tuổi (n = 4692), trung bình là 33,5 µg/ngày và đối với trẻ em 4-6 tuổi (n=335) trung bình là 1,1 µg/ngày[6].4 : Lượng furan vào cơ thể qua đường ăn uống ở người lớn [6] Hình 2.5 : Lượng furan vào cơ thể qua đường ăn uống ở trẻ em [6] 7 2. Giới thiệu phƣơng pháp phân tích sắc ký khí [7], [8], [9], [10][11] 2. Sơ lƣợc về sắc ký khí Sắc ký khí là một phương pháp tách và phân tích các hợp chất dễ bay hơi, được sử dụng rộng rãi và phổ biến hiện nay vì nhiều lý do: khả năng tách các hợp chất dễ bay hơi ra khỏi nhau, định tính và định lượng chúng.
Sắc ký khí được ứng dụng rộng rãi từ phòng thí nghiệm đến công nghiệp đặc biệt trong lĩnh vực phân tích thực phẩm, dược phẩm, môi trường và dầu khí. Đối tượng có thể phân tích bằng sắc ký khí tương đối đa dạng: các loại khí thải trong công nghiệp, dung môi hữu cơ, thuốc trừ sâu, kháng sinh, tinh dầu… Tùy loại hợp chất phân tích, tính chất và yêu cầu mà sử dụng sắc ký khí với các loại đầu dò khác nhau. Các thông số cơ bản của sắc ký a. Thời gian lưu tR Các chất trong hỗn hợp mẫu phân tích khi nạp vào cột sắc ký thì chúng sẽ bị lưu giữ trên pha tĩnh theo một thời gian nhất định.
Đó là thời gian lưu của nó trong hệ cột đã cho. Thời gian lưu này được tính từ lúc nạp mẫu vào cột tách sắc ký cho đến lúc chất tan được rửa giải ra khỏi cột ở diểm có nồng độ cực đại. Diện tích peak và chiều cao peak Diện tích peak và chiều cao peak sắc ký: là đại lượng phụ thuộc vào hàm lượng của mỗi chất có trong hỗn hợp mẫu và được dùng để định lượng. Hệ số dung lượng (K’) Sự lưu giữ là điều kiện cần thiết đầu tiên để có thể tách các cấu tử trong hỗn hợp ra khỏi nhau.
Đặc trưng cho khả năng lưu giữ là đại lượng hệ số dung lượng K’: t t K' R 0 t0 8 K’ tùy thuộc vào bản chất của chất tan, bản chất của hai pha tĩnh và động, đặc tính của cột. Khi K’ càng lớn, tR càng lớn thì thời gian phân tích càng kéo dài và khi đó mũi sắc ký có khả năng bị tù do chất phân tích ở lại trong cột lâu. Nếu K’ nhỏ thì các peak ra nhanh và gần nhau. Khoảng K’ lý tưởng là từ 2÷5, đối với một hỗn hợp phức tạp thì có thể chấp nhận K’ từ 1÷20.
Số đĩa lý thuyết của cột (N) Số đĩa lý thuyết của cột đặc trưng cho khả năng tách mũi sắc ký của các cấu tử trên cột. Khi số đĩa lý thuyết của cột càng lớn và bề rộng mũi phân tích (Wb) càng nhỏ thì mũi sắc ký càng nhọn. Khi chiều cao của cột không đổi, số đĩa lý thuyết tăng thì hiệu năng tách của cột càng cao. Hệ số chọn lọc (α) Hệ số chọn lọc là đại lượng đặc trưng cho khả năng phân tách của hệ thống sắc ký đối với các cấu tử khác nhau trong hỗn hợp chất khảo sát.
Khi α khác 1 càng nhiều thì sự tách của hai chất càng rõ. Hệ số chọn lọc α thay đổi khi thành phần pha động thay đổi hay khi thay đổi pha tĩnh. Độ phân giải (Rs) Độ phân giải được dùng để đánh giá khả năng tách hai mũi sắc ký gần nhau. Để hai mũi kế nhau tách hoàn toàn thì Rs ≥ 1.
t R2 t R1 1 1 K 2' Rs N W1 W 2 4 1 K 2' 2 Trong đó: t R1 là thời gian lưu của cấu tử thứ nhất. 9 t R2 là thời gian lưu của cấu tử thứ hai. W1 là bề rộng đáy của mũi sắc ký thứ nhất W2 là bề rộng đáy của mũi sắc ký thứ hai. α là độ chọn lọc của cột sắc ký cho hai cấu tử 1 và 2.
Thiết bị sắc ký khí (GC) a. Thiết bị sắc ký khí Thiết bị sắc ký khí bao gồm: khí mang (1), buồng tiêm mẫu – injector (2), cột sắc ký – column (3), đầu dò – detector (4) và phần điều khiển và xử lý dữ liệu – data processor (5).6 : Thiết bị sắc ký khí[11] Sắc ký khí có thể ghép với nhiều loại đầu dò khác nhau như: Đầu dò bắt giữ điện tử (Electron Capture Detector - ECD). Đầu dò ion hóa ngọn lửa (Flame ionization detector - FID). Đầu dò độ dẫn nhiệt (Thermal Conductivity Detector - TCD).
Đầu dò ion hóa phát xạ (Thermionic Ionization Detector - TID). Đầu dò quang hóa ngọn lửa (Flame Photometric Detector - FPD). Đầu dò khối phổ (Mass Spectrometry Detector - MSD). 10 Các tính chất cần có của một đầu dò: Độ nhạy cao.
Có khả năng cho tín hiệu với nhiều loại hợp chất. Khoảng tuyến tính rộng. Rẻ tiền và dễ sử dụng. Hiện nay, đầu dò khối phổ đang được ứng dụng rộng rãi trong phân tích vết và các hợp chất cần nhận danh và định lượng chính xác.
Nguyên tắc hoạt động Mẫu được tiêm vào buồng tiêm mẫu. Tại đây, mẫu được hóa hơi trước rồi theo dòng khí mang đi vào cột sắc ký.
