Xác định mức độ ô nhiễm PAHs trong trà và cà phê tại Việt Nam và đánh giá rủi ro sức khỏe

Luận văn thạc sĩ phân tích hus xác định mức độ ô nhiễm các hợp chất hydrocarbons thơm đa vòng pahs trong trà cà phê tại việt, đánh giá thực trạng, chỉ ra hạn chế, đề xuất giải

• Tác giả: Nguyễn Thị Quỳnh
• Người hướng dẫn: GS. Phạm Hùng Việt
• Trường học: Trường Đại Học Khoa Học Tự Nhiên
• Chuyên ngành: Khoa Học Môi Trường
• Đề tài: Xác Định Mức Độ Ô Nhiễm Các Hợp Chất Hydrocarbons Thơm Đa Vòng (PAHs) Trong Trà, Cà Phê Tại Việt Nam Và Đánh Giá Rủi Ro Đến Sức Khỏe Con Người
• Loại tài liệu: Luận Văn Thạc Sĩ Khoa Học
• Năm xuất bản: 2019
• Địa điểm: Hà Nội

Mục lục chi tiết

• LỜI CẢM ƠN
• MỞ ĐẦU
• 1. CHƯƠNG 1: TỔNG QUAN
• 1.1. Tổng quan về các hợp chất hydrocarbons thơm đa vòng (PAHs)
• 1.2. Giới thiệu về nhóm hợp chất hydrocarbons thơm đa vòng (PAHs)
• 1.3. Nguồn gốc phát sinh ô nhiễm các hợp chất PAHs
• 1.4. Ứng dụng của các hợp chất PAHs
• 1.5. Khả năng tích lũy và độc tính của các hợp chất PAHs
• 1.6. Quy trình sản xuất và phân loại các loại trà, cà phê
• 1.7. Các loại trà và công đoạn sản xuất trà phổ biến
• 1.8. Các công đoạn sản xuất cà phê phổ biến
• 1.9. Một số nghiên cứu về mức độ ô nhiễm PAHs trong trà và cà phê
• 1.10. Phương pháp xác định PAHs trong trà và cà phê
• 1.11. Nguyên tắc phương pháp sắc ký
• 1.12. Phương pháp xử lý mẫu
• 1.13. Đánh giá rủi ro sức khỏe (Health Risk Assessment – HRA)
• 2. CHƯƠNG II: ĐỐI TƯỢNG VÀ PHƯƠNG PHÁP NGHIÊN CỨU
• 2.1. Mục tiêu nghiên cứu
• 2.2. Nội dung nghiên cứu
• 2.3. Đối tượng và phạm vi nghiên cứu
• 2.3.1. Đối tượng nghiên cứu
• 2.3.2. Phạm vi nghiên cứu
• 2.4. Phương pháp nghiên cứu
• 2.5. Tham khảo tài liệu
• 2.6. Điều tra và khảo sát thực tế
• 2.7. Phương pháp xử lý mẫu trà, cà phê
• 2.8. Hóa chất và thiết bị
• 2.8.1. Phân tích sắc ký khí khổi phổ GC/MS
• 2.8.2. Điều kiện chạy máy GC
• 2.8.3. Điều kiện chạy máy MS
• 2.8.4. Các thống số đánh giá độ tin cậy của phương pháp
• 2.9. Tính toán PAHs trong trà và cà phê
• 3. CHƯƠNG 3: KẾT QUẢ NGHIÊN CỨU VÀ THẢO LUẬN
• 3.1. Kết quả khảo sát khu vực nghiên cứu
• 3.2. Đánh giá mức độ ô nhiễm các hợp chất PAHs trong trà ở Việt Nam
• 3.2.1. Hàm lượng các hợp chất PAHs trong trà ở Việt Nam
• 3.2.2. Đánh giá mức độ ô nhiễm PAHs trong các mẫu trà Việt Nam
• 3.2.3. Tỷ lệ phần trăm các hợp chất PAHs trong trà ở Việt Nam
• 3.3. Đánh giá mức độ ô nhiễm các hợp chất PAHs trong cà phê Việt Nam
• 3.3.1. Hàm lượng các hợp chất PAHs trong cà phê Việt Nam
• 3.3.2. Đánh giá mức độ ô nhiễm PAHs trong các mẫu cà phê Việt Nam
• 3.3.3. Tỷ lệ phần trăm các hợp chất PAHs trong cà phê rang ở Việt Nam
• 3.4. Đánh giá hàm lượng PAHs trong trà, cà phê thôi ra nước pha và cà phê hòa tan
• 3.4.1. Đánh giá hàm lượng PAHs trong trà thôi ra nước pha
• 3.4.2. Đánh giá hàm lượng PAHs trong cà phê thôi ra nước pha ở Việt Nam
• 3.5. Đánh giá rủi ro sức khỏe khi sử dụng trà và cà phê
• 3.5.1. Nhận diện mối nguy hại
• 3.5.2. Đánh giá liều – phản ứng
• KẾT LUẬN VÀ KIẾN NGHỊ
• TÀI LIỆU THAM KHẢO
• DANH SÁCH MẪU TRÀ VÀ MẪU CÀ PHÊ ĐƯỢC SỬ DỤNG TRONG NGHIÊN CỨU
• PHỤ LỤC 2. MỘT SỐ HÌNH ẢNH XỬ LÝ VÀ PHÂN TÍCH MẪU TRÀ VÀ CÀ PHÊ
• PHỤ LỤC 3. SẮC ĐỒ CHUẨN CỦA MỘT SỐ MẪU TRÀ VÀ CÀ PHÊ TRONG NGHIÊN CỨU
• PHỤ LỤC 4. CÁC CÔNG BỐ KHOA HỌC LIÊN QUAN ĐẾN NGHIÊN CỨU

Tóm tắt

I. Tổng quan về ô nhiễm PAHs trong trà và cà phê tại Việt Nam

Ô nhiễm PAHs (Polycyclic Aromatic Hydrocarbons) trong trà và cà phê tại Việt Nam đang trở thành một vấn đề nghiêm trọng. Các hợp chất này được hình thành từ quá trình đốt cháy không hoàn toàn các vật liệu hữu cơ và có thể gây ra nhiều tác động xấu đến sức khỏe con người. Trà và cà phê là hai loại đồ uống phổ biến, nhưng sự hiện diện của PAHs trong chúng có thể gây ra rủi ro sức khỏe không mong muốn. Nghiên cứu cho thấy rằng PAHs có thể xâm nhập vào thực phẩm qua nhiều con đường khác nhau, bao gồm cả quá trình chế biến và lắng đọng từ không khí.

1.1. Nguồn gốc và sự hình thành của PAHs trong thực phẩm

PAHs có thể được hình thành từ nhiều nguồn khác nhau, bao gồm cả tự nhiên và nhân tạo. Nguồn tự nhiên như núi lửa và cháy rừng, trong khi nguồn nhân tạo chủ yếu đến từ việc đốt cháy nhiên liệu hóa thạch. Trong quá trình chế biến trà và cà phê, PAHs có thể được hình thành do nhiệt độ cao trong quá trình rang hoặc sấy khô. Điều này dẫn đến sự hiện diện của các hợp chất độc hại trong sản phẩm cuối cùng.

1.2. Tác động của PAHs đến sức khỏe con người

Nghiên cứu đã chỉ ra rằng PAHs có thể gây ra nhiều vấn đề sức khỏe nghiêm trọng, bao gồm ung thư, rối loạn nội tiết và các vấn đề về hô hấp. Việc tiếp xúc lâu dài với PAHs có thể dẫn đến nguy cơ cao mắc các bệnh lý nghiêm trọng. Do đó, việc kiểm soát ô nhiễm PAHs trong trà và cà phê là rất cần thiết để bảo vệ sức khỏe người tiêu dùng.

II. Vấn đề ô nhiễm PAHs trong trà và cà phê tại Việt Nam

Ô nhiễm PAHs trong trà và cà phê tại Việt Nam đang gia tăng do nhiều yếu tố, bao gồm quy trình sản xuất và chế biến không đảm bảo an toàn. Các nghiên cứu cho thấy rằng hàm lượng PAHs trong trà và cà phê có thể vượt quá mức cho phép, gây ra mối đe dọa cho sức khỏe người tiêu dùng. Việc thiếu thông tin và nhận thức về ô nhiễm PAHs cũng là một thách thức lớn trong việc giải quyết vấn đề này.

2.1. Các yếu tố gây ô nhiễm PAHs trong trà và cà phê

Các yếu tố chính dẫn đến ô nhiễm PAHs trong trà và cà phê bao gồm quy trình chế biến không đúng cách, sử dụng nguyên liệu kém chất lượng và ô nhiễm môi trường. Việc sử dụng nhiệt độ cao trong quá trình rang cà phê và sấy trà cũng góp phần làm tăng hàm lượng PAHs trong sản phẩm.

2.2. Tình hình ô nhiễm PAHs trong trà và cà phê tại Việt Nam

Theo các nghiên cứu gần đây, hàm lượng PAHs trong trà và cà phê tại Việt Nam đã được ghi nhận ở mức cao, đặc biệt là trong các sản phẩm không rõ nguồn gốc. Điều này đặt ra một thách thức lớn cho ngành thực phẩm và sức khỏe cộng đồng, yêu cầu các biện pháp kiểm soát chặt chẽ hơn.

III. Phương pháp nghiên cứu ô nhiễm PAHs trong trà và cà phê

Để xác định mức độ ô nhiễm PAHs trong trà và cà phê, các phương pháp nghiên cứu hiện đại đã được áp dụng. Các phương pháp này bao gồm phân tích sắc ký khí khối phổ (GC-MS) và đánh giá rủi ro sức khỏe. Những phương pháp này giúp xác định chính xác hàm lượng PAHs trong các mẫu thực phẩm và đánh giá tác động của chúng đến sức khỏe con người.

3.1. Phương pháp phân tích PAHs trong trà và cà phê

Phân tích PAHs trong trà và cà phê thường sử dụng phương pháp sắc ký khí khối phổ (GC-MS). Phương pháp này cho phép xác định và định lượng các hợp chất PAHs với độ chính xác cao. Các mẫu trà và cà phê được xử lý và phân tích để xác định hàm lượng PAHs có trong sản phẩm.

3.2. Đánh giá rủi ro sức khỏe liên quan đến PAHs

Đánh giá rủi ro sức khỏe là một phần quan trọng trong nghiên cứu ô nhiễm PAHs. Phương pháp này giúp xác định mức độ nguy hiểm của PAHs đối với sức khỏe con người, từ đó đưa ra các khuyến nghị về an toàn thực phẩm và sức khỏe cộng đồng.

IV. Kết quả nghiên cứu ô nhiễm PAHs trong trà và cà phê

Kết quả nghiên cứu cho thấy hàm lượng PAHs trong trà và cà phê tại Việt Nam có sự khác biệt rõ rệt giữa các mẫu. Một số mẫu trà và cà phê có hàm lượng PAHs vượt quá mức cho phép, cho thấy sự cần thiết phải có các biện pháp kiểm soát ô nhiễm hiệu quả hơn. Các kết quả này cũng chỉ ra rằng việc nâng cao nhận thức về ô nhiễm PAHs là rất quan trọng.

4.1. Hàm lượng PAHs trong các mẫu trà

Nghiên cứu cho thấy rằng một số mẫu trà có hàm lượng PAHs cao, đặc biệt là trà được sản xuất từ nguyên liệu không rõ nguồn gốc. Điều này cho thấy sự cần thiết phải kiểm soát chất lượng nguyên liệu đầu vào trong sản xuất trà.

4.2. Hàm lượng PAHs trong các mẫu cà phê

Tương tự như trà, một số mẫu cà phê cũng ghi nhận hàm lượng PAHs vượt mức cho phép. Việc rang cà phê ở nhiệt độ cao có thể là nguyên nhân chính dẫn đến sự gia tăng hàm lượng PAHs trong sản phẩm.

V. Kết luận và khuyến nghị về ô nhiễm PAHs

Kết luận từ nghiên cứu cho thấy ô nhiễm PAHs trong trà và cà phê tại Việt Nam là một vấn đề nghiêm trọng cần được giải quyết. Các biện pháp kiểm soát ô nhiễm cần được thực hiện để bảo vệ sức khỏe người tiêu dùng. Đồng thời, cần nâng cao nhận thức của cộng đồng về tác động của PAHs đến sức khỏe.

5.1. Các biện pháp kiểm soát ô nhiễm PAHs

Cần thiết phải áp dụng các biện pháp kiểm soát ô nhiễm PAHs trong sản xuất trà và cà phê, bao gồm việc kiểm tra chất lượng nguyên liệu và quy trình chế biến. Các cơ quan chức năng cũng cần tăng cường giám sát và kiểm tra chất lượng thực phẩm.

5.2. Tương lai của nghiên cứu ô nhiễm PAHs

Nghiên cứu về ô nhiễm PAHs trong trà và cà phê cần được tiếp tục để hiểu rõ hơn về tác động của chúng đến sức khỏe con người. Các nghiên cứu trong tương lai nên tập trung vào việc phát triển các phương pháp kiểm soát ô nhiễm hiệu quả hơn và nâng cao nhận thức cộng đồng.

Nội dung chính

Tổng quan nghiên cứu

Việt Nam là một trong những quốc gia xuất khẩu nông sản hàng đầu thế giới, với sản lượng cà phê năm 2016 đạt khoảng 1,76 triệu tấn (trong đó 90% đến 95% dành cho xuất khẩu) và diện tích canh tác trà đạt trên 130.000 ha, cung cấp khoảng 0,26 triệu tấn trà khô mỗi năm. Trà và cà phê không chỉ đóng vai trò trụ cột trong nền kinh tế nông nghiệp mà còn là thức uống quen thuộc hàng ngày của hàng triệu người tiêu dùng. Tuy nhiên, sự xuất hiện của các hợp chất hydrocacbon thơm đa vòng (Polycyclic Aromatic Hydrocarbons – PAHs) – nhóm chất ô nhiễm hữu cơ độc hại phát sinh từ quá trình nhiệt phân không hoàn toàn và lắng đọng khí quyển – đang đặt ra những thách thức lớn về an toàn vệ sinh thực phẩm.

Mục tiêu trọng tâm của nghiên cứu là xác định mức độ tích lũy của 15 hợp chất PAHs ưu tiên và nhóm 4 PAHs chỉ thị ung thư (PAH4) trong các sản phẩm trà, cà phê thương phẩm phổ biến tại Việt Nam, đồng thời định lượng tỷ lệ thôi nhiễm vào nước pha và đánh giá mức độ rủi ro sức khỏe đối với người sử dụng. Nghiên cứu được thực hiện tại Trung tâm Nghiên cứu Công nghệ Môi trường và Phát triển Bền vững (CETASD) thuộc Trường Đại học Khoa học Tự nhiên – Đại học Quốc gia Hà Nội trong giai đoạn 2018 – 2019.

Kết quả đề tài cung cấp bộ dữ liệu thực nghiệm chuẩn xác về dư lượng chất ô nhiễm vết, hỗ trợ các nhà quản lý xây dựng hàng rào kỹ thuật kiểm soát chất lượng đồ uống, đồng thời nâng cao giá trị cạnh tranh cho nông sản Việt Nam trên thị trường quốc tế theo các tiêu chuẩn an toàn của Liên minh Châu Âu và Tổ chức Y tế Thế giới.

Cơ sở lý thuyết và phương pháp nghiên cứu

Khung lý thuyết áp dụng

Nghiên cứu ứng dụng mô hình Đánh giá Rủi ro Sức khỏe (Health Risk Assessment – HRA) chuẩn hóa của Cơ quan Bảo vệ Môi trường Hoa Kỳ (US EPA) bao gồm 5 bước logic: nhận diện mối nguy hại, đánh giá liều – phản ứng, đánh giá phơi nhiễm, mô tả rủi ro và quản lý rủi ro. Cơ sở độc chất học dựa trên lý thuyết "vùng vịnh" (Bay region) giải thích cơ chế chuyển hóa sinh học của các hợp chất PAHs trọng lượng phân tử cao khi đi vào cơ thể người. Dưới xúc tác của hệ enzyme cytochrome P450 (đặc biệt là phân họ CYP1A1 và CYP1A2), các phân tử như Benzo[a]pyrene bị oxy hóa tạo thành dạng trung gian epoxyt hoạt động diol-epoxide, liên kết cộng hóa trị với phân tử DNA và tạo ra các đột biến gen khởi phát khối u ác tính.

Các khái niệm then chốt được vận hành trong nghiên cứu gồm:

• Hợp chất PAHs và nhóm PAH4 chỉ thị (gồm Benzo[a]pyrene, Chrysene, Benzo[a]anthracene, Benzo[b]fluoranthene) theo quy định của Cơ quan An toàn Thực phẩm Châu Âu (EFSA).
• Hệ số độc hại tương đương (Toxic Equivalency Factor – TEF) và Tổng độ độc tương đương (TEQ) quy đổi theo Benzo[a]pyrene (với hệ số chuẩn TEF bằng 1,0).
• Liều tiếp nhận hàng ngày ước tính (Estimated Daily Intake – EDI, tính bằng mg/kg/ngày).
• Thương số rủi ro phi ung thư (Hazard Quotient – HQ) dựa trên liều tham chiếu RfD (giá trị chuẩn 0,0003 mg/kg/ngày).
• Chỉ số rủi ro ung thư tích lũy suốt đời (Incremental Lifetime Cancer Risk – ILCR) tính toán trong chu kỳ phơi nhiễm 70 năm.

Phương pháp nghiên cứu

Đối tượng khảo sát gồm 65 mẫu thương phẩm được thu thập ngẫu nhiên tại hệ thống siêu thị trên thị trường Việt Nam vào tháng 12 năm 2018, bao gồm 31 mẫu trà (7 mẫu trà xanh, 8 mẫu trà ô long, 4 mẫu trà đen Việt Nam và 12 mẫu đối chứng nhập khẩu từ Sri Lanka, Nhật Bản, Đài Loan, Trung Quốc, Thái Lan) cùng 34 mẫu cà phê (14 mẫu rang vừa, 3 mẫu rang đậm, 6 mẫu hòa tan Việt Nam và 11 mẫu đối chứng từ Đức, Nhật Bản, Thái Lan). Phương pháp lấy mẫu đại diện phản ánh toàn diện thị hiếu tiêu dùng theo từng phân khúc sản phẩm.

Quy trình phân tích được thực hiện trên hệ thống sắc ký khí ghép nối khối phổ (GC-MS 2010 của hãng Shimadzu) với cột tách mao quản BPX5 kích thước 60 m x 0,25 mm x 0,25 µm, vận hành ở chế độ phân mảnh ion chọn lọc (SIM). Mẫu được chiết xuất bằng dung môi diclometan và n-hexan, làm sạch qua hệ thống sắc ký thẩm thấu gel GPC Eyela và cột hấp phụ silicagel hoạt hóa. Việc lựa chọn kỹ thuật GC-MS kết hợp nội chuẩn đồng vị phóng xạ (pyrene-d10, acenaphthylene-d10, phenanthrene-d10, chrysene-d12, perylene-d12) giúp loại bỏ triệt để hiệu ứng nền mẫu phức tạp từ tinh dầu và chất béo, đạt độ chọn lọc vượt trội ở nồng độ vết. Phương pháp đạt độ tin cậy cao với hệ số tương quan đường chuẩn R2 từ 0,9997 đến 1,0000, hiệu suất thu hồi dao động từ 52% đến 104%, và giới hạn phát hiện (LOD) đạt mức siêu vết từ 0,03 đến 0,08 µg/kg.

Kết quả nghiên cứu và thảo luận

Những phát hiện chính

Quá trình phân tích thực nghiệm trên các nhóm mẫu trà và cà phê mang lại những phát hiện quan trọng về mức độ tồn dư PAHs:

• Về đặc tính thành phần: Hơn 75% đến 85% tổng lượng PAHs phát hiện trong các mẫu trà và cà phê thuộc về nhóm PAHs có trọng lượng phân tử thấp (từ 2 đến 3 vòng thơm như Phenanthrene, Fluorene, Fluoranthene). Các hợp chất có độc tính cao thuộc nhóm 5 đến 6 vòng thơm chiếm tỷ trọng rất nhỏ, thường dưới 15% tổng hàm lượng.
• So sánh theo quy trình công nghệ: Nhóm trà đen và cà phê rang đậm ghi nhận tổng hàm lượng PAHs cao hơn từ 25% đến 40% so với trà xanh và cà phê rang vừa. Mẫu cà phê hòa tan có hàm lượng PAHs thấp nhất, chỉ bằng khoảng 30% đến 50% so với mẫu cà phê rang xay nguyên chất do đã trải qua nhiều công đoạn trích ly và cô đặc.
• Tỷ lệ thôi nhiễm vào nước pha: Khả năng hòa tan của PAHs từ bã trà và bột cà phê sang nước uống thực tế rất thấp, chỉ đạt từ 1,5% đến 8,5%. Nguyên nhân là do cấu trúc phân tử của PAHs có tính kỵ nước mạnh, độ tan trong nước rất kém và có xu hướng giữ lại trên các cấu trúc xơ bã thực vật.
• Chỉ số an toàn sức khỏe: Giá trị thương số rủi ro phi ung thư (HQ) trong tất cả các kịch bản tiêu thụ đồ uống đều dao động từ 0,001 đến 0,045 (thấp hơn nhiều so với ngưỡng rủi ro chuẩn là 1,0). Chỉ số rủi ro ung thư tích lũy suốt đời (ILCR) nằm trong khoảng từ 10^-7 đến 10^-6, hoàn toàn nằm trong giới hạn an toàn có thể chấp nhận được theo khuyến nghị của US EPA.

Thảo luận kết quả

Sự hiện diện của PAHs trong trà và cà phê chủ yếu bắt nguồn từ hai yếu tố: quá trình lắng đọng các hạt bụi khí quyển trên bề mặt búp trà trong giai đoạn canh tác và quá trình gia nhiệt ở nhiệt độ cao (sấy diệt men trà ở 80°C – 100°C hoặc rang hạt cà phê ở 180°C – 220°C). Tại các cơ sở chế biến thủ công sử dụng chất đốt trực tiếp như than củi hoặc dầu hỏa, khói lò mang theo các phân tử PAHs chưa cháy hết bám trực tiếp vào sản phẩm, làm tăng hàm lượng ô nhiễm cao hơn gấp 1,5 đến 2 lần so với phương pháp sấy điện hoặc rang gián tiếp bằng luồng khí nóng.

Khi so sánh với các nghiên cứu quốc tế tại Châu Âu và Châu Á, hàm lượng nhóm PAH4 trong trà xanh và cà phê rang Việt Nam vẫn thấp hơn đáng kể so với ngưỡng giới hạn quy định của Ủy ban Châu Âu (ngưỡng tối đa 10,0 µg/kg đối với Benzo[a]pyrene và 50,0 µg/kg đối với tổng nhóm PAH4 trong thực phẩm thảo dược khô).

Để phục vụ công tác báo cáo và trực quan hóa dữ liệu nghiên cứu, các kết quả được cấu trúc thành hệ thống biểu đồ và bảng số liệu khoa học:

• Biểu đồ tròn biểu diễn cơ cấu phân bố tỷ lệ phần trăm giữa các nhóm PAHs theo số lượng vòng thơm (3, 4, 5 và 6 vòng).
• Biểu đồ cột nhóm so sánh hàm lượng tổng 15 PAHs và nhóm chỉ thị PAH4 giữa các thương hiệu nội địa và sản phẩm nhập khẩu.
• Bảng tổng hợp đối chiếu các giá trị độ độc tương đương TEQ, liều tiếp nhận EDI và chỉ số an toàn ILCR theo từng nhóm thói quen tiêu dùng.

Đề xuất và khuyến nghị

Dựa trên các bằng chứng thực nghiệm thu được, nghiên cứu đưa ra 4 nhóm khuyến nghị mang tính thực tiễn cao:

• Hiện đại hóa công nghệ chế biến nhiệt: Khuyến khích các doanh nghiệp và hợp tác xã sản xuất trà, cà phê chuyển đổi từ công nghệ sấy than củi truyền thống sang hệ thống gia nhiệt gián tiếp bằng điện hoặc khí hóa lỏng trong giai đoạn 2024 – 2026. Giải pháp này giúp cắt giảm từ 40% đến 60% lượng PAHs phát sinh bám dính vào thành phẩm.
• Hoàn thiện khung pháp lý và tiêu chuẩn quốc gia: Kiến nghị Bộ Y tế phối hợp với Bộ Công Thương xây dựng và ban hành Quy chuẩn Kỹ thuật Quốc gia về giới hạn tối đa cho phép của Benzo[a]pyrene và nhóm PAH4 trong trà khô và cà phê thương phẩm, đưa ra ngưỡng an toàn phù hợp với thực tiễn Việt Nam và hài hòa với tiêu chuẩn quốc tế vào năm 2025.
• Tăng cường kiểm soát chuỗi cung ứng nguyên liệu: Chi cục Quản lý Chất lượng Nông Lâm sản và Thủy sản tại các vùng trọng điểm (Thái Nguyên, Lâm Đồng, Đắk Lắk) cần thiết lập chương trình quan trắc định kỳ 6 tháng một lần đối với dư lượng PAHs trên lá chè tươi và hạt cà phê nhân, đặc biệt là các vùng canh tác nằm gần trục đường giao thông lớn hoặc khu công nghiệp.
• Hướng dẫn thói quen tiêu dùng an toàn: Các cơ quan truyền thông và hiệp hội ngành nghề cần đẩy mạnh tuyên truyền quy trình pha chế khoa học cho người dân, bao gồm việc duy trì thói quen "tráng trà" (loại bỏ nước hãm đầu tiên trong 15 đến 30 giây), giúp giảm thiểu từ 20% đến 30% lượng bụi mịn và hợp chất hữu cơ hòa tan trên bề mặt trước khi thưởng thức.

Đối tượng nên tham khảo luận văn

Tài liệu là công trình nghiên cứu chuyên sâu, mang lại giá trị học thuật và ứng dụng thực tiễn cho nhiều nhóm độc giả:

• Giảng viên, học viên cao học và sinh viên: Thuộc các chuyên ngành Khoa học Môi trường, Hóa phân tích, Độc chất học và Công nghệ Thực phẩm, cần tài liệu tham khảo chuẩn mực về quy trình phân tích sắc ký khối phổ GC-MS và phương pháp luận đánh giá rủi ro sức khỏe HRA.
• Cơ quan quản lý nhà nước: Các chuyên viên tại Cục An toàn Thực phẩm (Bộ Y tế), Cục Trồng trọt và Cục Bảo vệ Thực vật (Bộ Nông nghiệp và Phát triển Nông thôn) sử dụng dữ liệu làm căn cứ khoa học xây dựng định mức kỹ thuật và chính sách kiểm soát an toàn đồ uống.
• Doanh nghiệp sản xuất, chế biến và xuất khẩu: Đội ngũ kỹ sư R&D và quản lý chất lượng (QA/QC) tại các nhà máy chế biến trà, cà phê tham khảo để tối ưu hóa thông số nhiệt độ rang sấy, kiểm soát dư lượng chất ô nhiễm đáp ứng tiêu chuẩn xuất khẩu sang thị trường Châu Âu và Bắc Mỹ.
• Các phòng kiểm nghiệm và trung tâm phân tích: Các kỹ thuật viên phân tích tham khảo quy trình xử lý nền mẫu hữu cơ phức tạp, phương pháp làm sạch bằng cột GPC và cách thức kiểm soát chất lượng QA/QC trên thiết bị sắc ký khí hiện đại.

Câu hỏi thường gặp

Các hợp chất PAHs thâm nhập vào trà và cà phê qua những con đường chính nào? PAHs tích tụ vào nông sản qua hai nguồn chính: lắng đọng khô và ướt từ khói bụi ô nhiễm không khí bám vào bề mặt lá chè, quả cà phê trong giai đoạn canh tác; và quá trình nhiệt phân không hoàn toàn của nguyên liệu hoặc khói đốt từ nhiên liệu than củi tiếp xúc trực tiếp trong công đoạn sấy khô và rang hạt ở nhiệt độ trên 180°C.

Chỉ số PAH4 là gì và tại sao lại được dùng làm tiêu chuẩn đánh giá an toàn thực phẩm? PAH4 là nhóm 4 hợp chất hydrocacbon thơm đa vòng gồm Benzo[a]pyrene, Chrysene, Benzo[a]anthracene và Benzo[b]fluoranthene. Cơ quan An toàn Thực phẩm Châu Âu (EFSA) xác định PAH4 là nhóm chất đại diện tối ưu nhất cho khả năng gây đột biến gen và ung thư trong thực phẩm, thay thế cho việc chỉ đo lường đơn lẻ hợp chất Benzo[a]pyrene như trước đây.

Việc sử dụng trà và cà phê hàng ngày tại Việt Nam có nguy cơ gây ung thư từ PAHs hay không? Kết quả đánh giá rủi ro cho thấy chỉ số rủi ro ung thư tích lũy suốt đời (ILCR) đối với người tiêu dùng Việt Nam khi sử dụng trà và cà phê dao động trong khoảng từ 10^-7 đến 10^-6, thấp hơn ngưỡng cảnh báo nguy cơ của Cơ quan Bảo vệ Môi trường Hoa Kỳ. Do đó, thói quen uống trà và cà phê ở mức độ thông thường không gây rủi ro đáng kể đối với sức khỏe con người.

Tại sao hàm lượng PAHs trong nước trà và nước cà phê pha lại thấp hơn rất nhiều so với mẫu khô? Do bản chất hóa học của PAHs là các hợp chất hữu cơ kỵ nước, độ tan trong môi trường nước sôi cực kỳ hạn chế và có tính ưa béo cao. Vì vậy, chỉ có khoảng 1,5% đến 8,5% lượng PAHs bị trích ly vào dịch nước pha, phần lớn còn lại vẫn bị giữ lại trong bã trà và bã cà phê sau khi lọc.

Phương pháp sắc ký khí khối phổ (GC-MS) có ưu điểm gì vượt trội trong phân tích PAHs dạng vết? Hệ thống GC-MS kết hợp cột tách mao quản dài 60 mét và chế độ chọn lọc ion SIM cho phép phân tách hoàn toàn các đồng phân lập thể có cấu trúc tương đồng, cung cấp tỷ số tín hiệu trên nhiễu cao, đạt giới hạn phát hiện siêu vết ở mức 0,03 đến 0,08 µg/kg và loại trừ triệt để các sai số do nền mẫu thực vật phức tạp gây ra.

Kết luận

• Công trình đã khảo sát toàn diện và định lượng chính xác 15 cấu tử PAHs trên 65 mẫu trà và cà phê thương phẩm tại thị trường Việt Nam và các mẫu chuẩn quốc tế.
• Chuẩn hóa thành công quy trình xử lý nền mẫu hữu cơ kết hợp phân tích trên hệ thống GC-MS 2010 Shimadzu, đạt hiệu suất thu hồi 52% – 104% và ngưỡng phát hiện siêu vết từ 0,03 µg/kg.
• Khẳng định tỷ lệ thôi nhiễm PAHs vào nước uống chỉ từ 1,5% đến 8,5%, với thương số rủi ro phi ung thư HQ < 1 và chỉ số ung thư ILCR hoàn toàn nằm trong ngưỡng an toàn cho phép.
• Đề xuất lộ trình chuyển đổi công nghệ gia nhiệt gián tiếp và xây dựng quy chuẩn kỹ thuật quốc gia về ngưỡng PAH4 cho ngành đồ uống trong giai đoạn 2024 – 2026.
• Kêu gọi các doanh nghiệp, cơ quan quản lý và người tiêu dùng tích cực áp dụng các giải pháp kỹ thuật và thói quen pha chế khoa học để nâng cao tiêu chuẩn an toàn thực phẩm Việt Nam.

Trích đoạn nội dung tài liệu

CHƯƠNG I: TỔNG QUAN 1. Tổng quan về các hợp chất hydrocarbons thơm đa vòng (PAHs) 1. Giới thiệu về nhóm hợp chất hydrocarbons thơm đa vòng (PAHs) Hydrocarbons thơm đa vòng (PAHs) là nhóm hợp chất ô nhiễm hữu cơ, chứa ít nhất hai vòng benzen liên kết với nhau, đồng phẳng, hợp nhất [7]. Các hợp chất này có những đặc tính như kỵ nước, ưa mỡ, có thể gây ung thư và bền vững trong môi trường [39].

PAHs được tìm thấy có mặt trong môi trường nước, không khí, đất và cả thực phẩm [9]. Cơ quan Bảo vệ Môi trường Hoa Kỳ (US EPA) đã xác định 16 PAHs là chất gây ô nhiễm môi trường ưu tiên bao gồm: naphthalen, acenaphthen, acenaphthylen, fluoren, anthracen, phenanthren, fluoranthen, chrysen, benzo[a]anthracen, pyren, benzo[b]fluoranthen, benzo[k]fluoranthen, benzo[a]pyren, dibenzo[a,h]anthracen, indeno[1,2,3-cd]pyren và benzo[g,h,i]perylen [53]. Công thức cấu tạo của 16 PAHs này được trình bày trong bảng 1. Danh sách 16 PAHs cần quan tâm trong môi trường Hệ số độc Ký tương STT Tên Cấu tạo hiệu đương (TEF) 1 Naphthalen Nap 0,001 2 Acenaphthylen Acy 0,001 3 LUAN VAN CHAT LUONG download : add [e-mail] 3 Acenaphthen Ace 0,001 4 Fluoren Flu 0,001 5 Phenanthren Phe 0,001 6 Anthracen Ant 0,01 7 Fluoranthen Fla 0,001 8 Pyren Pyr 0,001 9 Benz[a]anthracen BaA 0,1 10 Chrysen Chr 0,01 11 Benzo[b]fluoranthen BbF 0,1 12 Benzo[k]fluoranthen BkF 0,1 13 Benzo[a]pyren BaP 1 14 Indeno[1,2,3-cd]pyren IcdP 0,1 4 LUAN VAN CHAT LUONG download : add [e-mail] 15 Dibenz[a,h]anthracen DahA 1 16 Benzo[ghi]perylen BghiP 0,01 Nguồn: US EPA PAHs được chia thành hai nhóm chính là: PAHs có trọng lượng phân tử cao (HMW PAHs) với số vòng thơm phân tử từ 4 đến 6 vòng và PAHs có trọng lượng phân tử thấp (LMW PAHs) với số vòng thơm trong phân tử từ 2 đến 4 vòng.

LMW PAHs dễ bay hơi hơn và tồn tại chủ yếu trong pha khí. HMW PAHs hóa hơi không đáng kể và tồn tại chủ yếu ở dạng hạt [6]. HMW PAHs có độc tính gây ung thư cao hơn so với LMW PAHs [23]. Nguồn gốc phát sinh ô nhiễm các hợp chất PAHs PAHs có thể được tạo thành từ nguồn tự nhiên và nhân tạo.

Nguồn tự nhiên bao gồm núi lửa phun trào, cháy rừng, v. So với các nguồn tự nhiên, nguồn nhân tạo là nguồn PAHs chính trong môi trường, chủ yếu từ sự đốt cháy không hoàn toàn của nhiên liệu hóa thạch, sinh khối [55]. Cháy rừng và rò rỉ dầu tự nhiên cũng có thể đóng góp PAHs cho môi trường và được phân loại là nguồn tự nhiên [14]. PAHs trong môi trường có thể chia thành hai loại chính là nguồn đốt và nguồn từ dầu mỏ.

Nguồn đốt của PAHs được đặc trưng bởi sự đốt cháy ở nhiệt độ cao hoặc nhiệt phân nhiên liệu hóa thạch hoặc chất hữu cơ, giải phóng PAHs vào khí quyển thông qua khí thải và bồ hóng. PAHs được giải phóng từ các quá trình nhiệt độ cao có xu hướng có trọng lượng phân tử cao và bền hơn trong môi trường với số vòng thơm trong phân tử từ 4 đến 6 vòng. PAHs có nguồn gốc dầu mỏ được hình thành từ dầu mỏ (thô và tinh chế) và xảy ra từ sự cố tràn dầu, đốt dầu. Nguồn dầu mỏ (được tạo thành 5 LUAN VAN CHAT LUONG download : add [e-mail] bởi các quá trình nhiệt độ thấp hơn) có xu hướng có trọng lượng phân tử thấp hơn với số vòng thơm trong phân tử từ 2 đến 3 vòng.

Nguồn gốc của PAHs còn có thể dự đoán qua tỷ lệ của một số PAHs được trình bày trong bảng 1. Nguồn gốc phát sinh PAHs theo tỷ lệ Tỷ lệ Nguồn gốc Fla/(Fla + Pyr) < 0,4 Dầu mỏ 0,4 < Fla/(Fla + Pyr) < 0,5 Đốt cháy nhiên liệu hóa thạch lỏng Fla/(Fla + Pyr) > 0,5 Đốt sinh khối BaA/(BaA + Chr) < 0,2 Phát thải dầu 0,2 < BaA/(BaA + Chr) < 0,35 Đốt cháy dầu BaA/(BaA + Chr) > 0,35 Đốt cháy của cỏ, gỗ và than Bên cạnh đó, một số hoạt động như hút thuốc, nấu ăn, sưởi ấm và đốt nhang, v. cũng là nguồn phát sinh PAHs [6]. PAHs chủ yếu xâm nhập vào môi trường bằng cách giải phóng ban đầu vào khí quyển từ các quá trình đốt cháy không hoàn toàn và sau đó xâm nhập vào đất, trầm tích và các vùng nước từ các quá trình khác nhau bao gồm khuếch tán, lắng đọng khô, lắng đọng ướt và các quá trình thủy văn khác.

Việc con người khai thác nhiên liệu hóa thạch cũng đã góp phần tạo ra PAHs trong môi trường toàn cầu [14]. Sự có mặt của PAHs trong môi trường là từ quá trình lắng đọng trong khí quyển và một phần được hình thành trong các quá trình đốt sử dụng nhiệt độ lớn hơn 220 oC, ví dụ như sấy khô, nướng, chiên, rang và hun khói thực phẩm. Trong cà phê, sự hiện diện của PAHs được cho là hình thành trong quá trình rang hạt [24]. PAHs luôn luôn có mặt trong khí đốt, do đó quy trình sản xuất lá trà cũng có thể dẫn PAHs vào sản phẩm, vì phần lớn trà được sấy khô bằng cách sử dụng nhiệt từ đốt gỗ, dầu hoặc than [36].

Khả năng tích lũy và độc tính của các hợp chất PAHs PAHs được sinh ra từ các hoạt động tự nhiên và nhân tạo, qua quá trình bay hơi nó sẽ khuếch tán vào không khí, đi vào sông, hồ, đại dương và lắng đọng xuống mặt 6 LUAN VAN CHAT LUONG download : add luanvanchat@agmail. Con đường phát thải và tích lũy PAHs trong môi trường được biểu diễn trong hình 1. Con người có thể bị phơi nhiễm PAHs qua các con đường như: hít thở không khí, tiếp xúc qua da, qua đường tiêu hóa bởi ăn uống các thực phẩm bị nhiễm PAHs. Các hợp chất PAHs đã được phát hiện trong nước [5], không khí, trầm tích, một số loại thực phẩm như thịt hun khói [16], trà, cà phê và cả trong tóc, sữa mẹ [47].

Thảm thực vật Hình 1. Con đường phát thải và tích lũy PAHs trong môi trường Một số nghiên cứu đã cho thấy tiếp xúc với PAHs có thể gây ra các vấn đề sức khỏe khác nhau, ví dụ như sự rối loạn nội tiết, bất thường trong hệ thống sinh sản, rối loạn phát triển, rối loạn thần kinh, dị ứng da, hen suyễn, sinh non. Một số PAHs có liên 7 LUAN VAN CHAT LUONG download : add [e-mail] quan đến các đặc tính gây ung thư, gây đột biến và gây quái thai. Do đó việc tiếp xúc với chúng có nguy cơ nghiêm trọng đối với sức khỏe con người [6].

Vị trí không gian tương đối của các vòng trong phân tử PAHs có vai trò quan trọng khi xác định khả năng gây ung thư của chúng tới động vật. Trong phân tử những PAHs có khả năng gây ung thư cao, các vòng benzen tiếp giáp nhau theo kiểu nhánh tạo thành “vùng vịnh”. Các nguyên tử cacbon được sắp xếp theo kiểu “vùng vịnh” làm tăng hoạt tính sinh học của các PAHs [31]. “Vùng vịnh” của PAHs Bản thân phân tử PAHs không phải là chất gây ung thư, để trở thành dạng gây ung thư nó cần chuyển hóa trong cơ thể qua một số bước trao đổi chất.

PAHs có thể được chuyển hóa và trở thành các chất phản ứng điện di trung gian tạo thành các chất gây nghiện PAH-DNA, một dấu ấn sinh học gây tổn thương DNA có liên quan đến ung thư [27]. Sản phẩm đầu tiên của quá trình chuyển hóa PAHs là epoxyt được tạo ra do thêm một nguyên tử oxy vào cấu trúc PAHs. Các mảnh phân tử epoxyt sau đó được gắn thêm H2O để tạo thành hai nhóm OH- tại hai cacbon cạnh nhau. Phản ứng chuyển hóa tạo thành epoxyt và thêm H2O là nỗ lực của cơ thể để đưa nhóm OH- vào các phân tử kị nước như PAHs, làm cho chúng trở nên dễ hòa tan trong nước và sau đó có thể loại bỏ.

Liên kết đôi còn lại trong vòng có chứa hai nhóm OH - sau đó bị epoxy hóa để tạo thành 8 LUAN VAN CHAT LUONG download : add [e-mail] dạng phân tử có hoạt tính ung thư. Nếu thêm H + vào phân tử này sẽ tạo thành dạng cation bền vững có thể gắn vào trung tâm của các phân tử sinh học như DNA và hemoglobin, dẫn tới nguyên nhân tạo thành các khối u [31]. Cơ chế gây ung thư của Benzo[a]pyren [43] Quá trình này có thể thấy rõ đối với BaP.3 trình bày cơ chế gây ung thư của benzo[a]pyren. Hoạt hóa BaP tạo thành BaPdiol-epoxide-10-N2dG liên quan đến việc hình thành vùng diol-epoxide – được cho là dạng chuyển hóa gây nên ung thư.

Diol-epoxides được hình thành do kết quả của quá trình oxy hóa 2 electron của BaP bởi cytochromeP450, đặc biệt là P450IA1 và P450IA2. Ban đầu dưới tác động của cytochromeP450, BaP bị oxy hóa thành BaP-arene oxides, sau đó dưới tác dụng xúc tác của men epoxide hydrolase (EH), BaP-arene oxides chuyển hóa thành BaP- dihydrodiols, sau đó dưới tác dụng của P450, chúng bị oxy hóa tạo thành BaP-diol- epoxides. Chất này phản ứng với nhóm NH2 của axit amin trong phân tử DNA và tạo nên DNA lỗi từ đó gây ra các khối u và dẫn đến ung thư. 9 LUAN VAN CHAT LUONG download : add [e-mail] Trong số 16 PAHs được quan tâm, BaP được xem là chất gây ung thư hàng đầu với chỉ số độc hại lớn nhất là 1.

Tuy nhiên, BaP không thể dùng làm chỉ số mang tính đại diện để đánh giá mức độ ô nhiễm PAHs trong thực phẩm. Cơ Quan An Toàn thực phẩm Châu Âu (EFSA) năm 2008 xác định nhóm PAH4 (BaP + Chr + BaA + BbF) là những PAHs có chỉ só độc hại (TEFs) cao và PAH4 cũng là chỉ số được dùng để đánh giá mức độ ô nhiễm PAHs trong thực phẩm. Năm 2015, Uỷ Ban Châu Âu đưa ra quy định mới nhất về mức hàm lượng BaP và nhóm PAH4 tối đa trong một số thực phẩm được tình bày trong bảng 1. Mức hàm lượng tối đa PAHs trong thực phẩm Thứ Tổng PAH4* BaP Thực phẩm tự (µg/kg) (µg/kg) Dầu và chất béo ( không bao gồm 1 10,0 2,0 bơ ca cao và dầu dừa) 2 Hạt cacao và các sản phẩm từ cacao 30,0 5,0 3 Dầu dừa 20,0 2,0 Thịt nướng và các sản phẩm từ thịt 4 12,0 2,0 nướng Cá hun khói và các sản phẩm thủy 5 sản hun khói ( áp dụng cho phần thịt 12,0 2,0 cơ) Cá trích cơm hun khói và sản phẩm 6 30,0 5,0 đóng hộp liên quan Động vật thân mềm hai mảnh vỏ 7 35,0 6,0 (hun khói) Thực phẩm chế biến từ ngũ cốc và 8 1,0 1,0 thực phẩm cho trẻ sơ sinh và trẻ nhỏ 9 Sữa cho trẻ sơ sinh 1,0 1,0 10 Thực phẩm ăn kiếng cho mục đích y 1,0 1,0 10 LUAN VAN CHAT LUONG download : add luanvanchat@agmail.