Luận văn thạc sĩ hus nghiên cứu xây dựng quy trình phân tích và đánh giá sơ bộ hàm lượng dioxin furan trong mẫu sữa bằng thiết bị sắc kí khí ghép nối khối phổ phân giải cao hrgc hrms

Luận văn thạc sĩ kỹ thuật phân tích hus nghiên cứu xây dựng quy trình phân tích và đánh giá sơ bộ hàm lượng dioxin furan trong mẫu sữa, đánh giá thực trạng, chỉ ra hạn chế, đề

• Tác giả: Nguyễn Thị Xuyên
• Người hướng dẫn: TS. Vũ Đức Nam
• Trường học: Trường Đại Học Khoa Học Tự Nhiên
• Chuyên ngành: Hóa Phân Tích
• Đề tài: Nghiên cứu xây dựng quy trình phân tích và đánh giá sơ bộ hàm lượng dioxin/furan trong mẫu sữa bằng thiết bị sắc kí khí ghép nối khối phổ phân giải cao (HRGC-HRMS)
• Loại tài liệu: Luận Văn Thạc Sĩ Khoa Học
• Năm xuất bản: 2019
• Địa điểm: Hà Nội

Mục lục chi tiết

• LỜI CẢM ƠN
• 1. CHƯƠNG 1: TỔNG QUAN
• 1.1. Giới thiệu về các dioxin/furan
• 1.2. Cấu trúc, phân loại, tên gọi
• 1.3. Tính chất vật lý, hóa học
• 1.4. Độc tính của dioxin và cơ chế gây độc
• 1.5. Sự hình thành dioxin, furan
• 1.6. Các quy định về dioxin, furan
• 1.7. Tổng quan về các phương pháp phân tích dioxin/furan
• 1.8. Các phương pháp xử lý mẫu sữa
• 1.9. Phương pháp phân tích dioxin, furan trên thiết bị
• 2. CHƯƠNG 2: ĐỐI TƯỢNG VÀ PHƯƠNG PHÁP NGHIÊN CỨU
• 2.1. Mục tiêu và phương pháp nghiên cứu
• 2.2. Mục tiêu và đối tượng nghiên cứu
• 2.3. Phương pháp nghiên cứu
• 2.4. Phương pháp lấy mẫu, bảo quản mẫu và kết quả lấy mẫu
• 2.5. Hóa chất, dụng cụ, thiết bị
• 2.6. Các dung dịch chuẩn
• 2.7. Phân tích dioxin, furan trên thiết bị HRGC/HRMS
• 2.8. Phương pháp xử lý mẫu sữa
• 2.9. Làm sạch dịch chiết mẫu
• 2.10. Làm giàu mẫu
• 2.11. Tối ưu hóa phương pháp làm sạch và xác nhận giá trị sử dụng của phương pháp
• 2.12. Thí nghiệm với mẫu trắng
• 2.13. Tối ưu hóa phương pháp làm sạch
• 2.14. Xác nhận giá trị sử dụng của phương pháp phân tích
• 2.15. Tính toán kết quả
• 2.16. Quy trình phân tích mẫu
• 2.17. Ước tính liều lượng hấp thụ hằng ngày
• 3. CHƯƠNG 3: KẾT QUẢ VÀ THẢO LUẬN
• 3.1. Nghiên cứu tối ưu hóa quá trình làm sạch
• 3.2. Thí nghiệm với mẫu trắng
• 3.3. Làm sạch trên cột silica gel
• 3.4. Làm sạch trên cột than hoạt tính
• 3.5. Đánh giá quy trình làm sạch
• 3.6. Quy trình phân tích mẫu thực
• 3.7. Đánh giá điều kiện phân tích trên thiết bị
• 3.8. Sắc đồ tổng ion và thời gian lưu của các chỉ tiêu PCDD/F
• 3.9. Phương trình đường chuẩn, giới hạn phát hiện, giới hạn định lượng của thiết bị
• 3.10. Xác nhận giá trị sử dụng của phương pháp
• 3.11. Hiệu suất thu hồi
• 3.12. Độ lặp lại và độ tái lặp của phương pháp
• 3.13. Giới hạn phát hiện, giới hạn định lượng của phương pháp
• 3.14. Ứng dụng quy trình phân tích mẫu thực tế
• 3.15. Hàm ẩm và hàm lượng chất béo có trong mẫu sữa
• 3.16. Hàm lượng PCDD/F trong mẫu thực
• TÀI LIỆU THAM KHẢO
• PHỤ LỤC 1: Nồng độ PCDD/F trong các dung dịch đường chuẩn gốc và dung chuẩn thêm vào mẫu
• PHỤ LỤC 2: Đường chuẩn của một số chất phân tích
• PHỤ LỤC 3: Một số sắc đồ phân tích PCDD/F

Tóm tắt

I. Tổng quan về quy trình phân tích dioxin furan trong sữa

Nghiên cứu quy trình phân tích dioxin/furan trong sữa là một lĩnh vực quan trọng trong hóa phân tích. Dioxin và furan là những chất độc hại có thể gây ra nhiều vấn đề sức khỏe nghiêm trọng. Việc phát hiện và phân tích chính xác các hợp chất này trong sữa là cần thiết để đảm bảo an toàn thực phẩm. Quy trình phân tích sử dụng sắc ký khí ghép nối khối phổ phân giải cao (HRGC-HRMS) đã được chứng minh là một phương pháp hiệu quả trong việc xác định hàm lượng dioxin/furan.

1.1. Định nghĩa và tầm quan trọng của dioxin furan

Dioxin và furan là nhóm chất độc hại có khả năng gây ung thư và ảnh hưởng đến sức khỏe con người. Chúng thường được tìm thấy trong thực phẩm, đặc biệt là sữa, do sự tích lũy trong mô mỡ của động vật. Việc phân tích dioxin/furan trong sữa giúp đánh giá mức độ ô nhiễm và đảm bảo an toàn thực phẩm.

1.2. Các phương pháp phân tích dioxin furan hiện nay

Hiện nay, có nhiều phương pháp phân tích dioxin/furan, trong đó sắc ký khí ghép nối khối phổ phân giải cao (HRGC-HRMS) là phương pháp phổ biến nhất. Phương pháp này cho phép phát hiện và định lượng chính xác các hợp chất dioxin/furan trong mẫu sữa, đảm bảo độ nhạy và độ chọn lọc cao.

II. Thách thức trong việc phân tích dioxin furan trong sữa

Phân tích dioxin/furan trong sữa gặp nhiều thách thức do tính chất hóa học và vật lý của các hợp chất này. Chúng có độ bền cao và khó phân hủy, dẫn đến việc cần thiết phải có quy trình làm sạch mẫu hiệu quả. Ngoài ra, việc phát hiện các hợp chất ở nồng độ rất thấp cũng là một thách thức lớn.

2.1. Tính chất hóa học của dioxin furan

Dioxin và furan có tính chất hóa học đặc biệt, bao gồm độ bền cao và khả năng tích lũy trong mô mỡ. Điều này làm cho việc phân tích chúng trong sữa trở nên khó khăn hơn, đòi hỏi các phương pháp phân tích phải có độ nhạy cao.

2.2. Quy trình làm sạch mẫu sữa

Quy trình làm sạch mẫu sữa là bước quan trọng trong phân tích dioxin/furan. Các phương pháp làm sạch như sử dụng cột silica gel và cột than hoạt tính đã được nghiên cứu để tối ưu hóa hiệu suất thu hồi các hợp chất này.

III. Phương pháp phân tích dioxin furan bằng HRGC HRMS

Sắc ký khí ghép nối khối phổ phân giải cao (HRGC-HRMS) là phương pháp chính được sử dụng để phân tích dioxin/furan trong sữa. Phương pháp này cho phép tách biệt và xác định các hợp chất độc hại với độ chính xác cao. Quy trình phân tích bao gồm các bước như chuẩn bị mẫu, làm sạch, và phân tích bằng thiết bị HRGC-HRMS.

3.1. Quy trình chuẩn bị mẫu sữa

Quy trình chuẩn bị mẫu sữa bao gồm các bước lấy mẫu, bảo quản và xử lý mẫu. Việc bảo quản mẫu đúng cách là rất quan trọng để tránh sự phân hủy của dioxin/furan trong quá trình phân tích.

3.2. Nguyên lý hoạt động của HRGC HRMS

HRGC-HRMS hoạt động dựa trên nguyên lý tách biệt các hợp chất dựa trên khối lượng và cấu trúc hóa học. Thiết bị này cho phép phát hiện các hợp chất dioxin/furan ở nồng độ rất thấp, đảm bảo độ nhạy và độ chính xác cao trong phân tích.

IV. Kết quả nghiên cứu và ứng dụng thực tiễn

Kết quả nghiên cứu cho thấy quy trình phân tích dioxin/furan trong sữa bằng HRGC-HRMS có thể đạt được độ nhạy và độ chính xác cao. Các mẫu sữa thu thập tại Hà Nội đã được phân tích và cho thấy hàm lượng dioxin/furan ở mức cho phép. Điều này cho thấy quy trình phân tích có thể được áp dụng rộng rãi trong kiểm tra an toàn thực phẩm.

4.1. Đánh giá hàm lượng dioxin furan trong mẫu sữa

Kết quả phân tích cho thấy hàm lượng dioxin/furan trong các mẫu sữa thu thập tại Hà Nội nằm trong giới hạn cho phép. Điều này cho thấy sự kiểm soát ô nhiễm dioxin/furan trong sản phẩm sữa là cần thiết và hiệu quả.

4.2. Ứng dụng quy trình phân tích trong thực tiễn

Quy trình phân tích dioxin/furan bằng HRGC-HRMS có thể được áp dụng trong các phòng thí nghiệm kiểm tra an toàn thực phẩm. Việc áp dụng quy trình này giúp đảm bảo sức khỏe cộng đồng và an toàn thực phẩm.

V. Kết luận và triển vọng tương lai của nghiên cứu

Nghiên cứu quy trình phân tích dioxin/furan trong sữa bằng HRGC-HRMS đã đạt được những kết quả khả quan. Tuy nhiên, cần tiếp tục nghiên cứu để cải thiện quy trình và mở rộng ứng dụng trong các lĩnh vực khác. Việc phát triển các phương pháp phân tích mới và hiệu quả hơn sẽ giúp nâng cao chất lượng kiểm tra an toàn thực phẩm.

5.1. Tóm tắt kết quả nghiên cứu

Kết quả nghiên cứu đã chứng minh tính khả thi của quy trình phân tích dioxin/furan trong sữa bằng HRGC-HRMS. Các mẫu sữa đã được phân tích cho thấy hàm lượng dioxin/furan ở mức an toàn.

5.2. Hướng nghiên cứu trong tương lai

Trong tương lai, cần tiếp tục nghiên cứu để tối ưu hóa quy trình phân tích và phát triển các phương pháp mới. Việc này sẽ giúp nâng cao độ nhạy và độ chính xác trong phân tích dioxin/furan, từ đó đảm bảo an toàn thực phẩm tốt hơn.

Nội dung chính

Tổng quan nghiên cứu

Dioxin và Furan (PCDD/PCDF) thuộc nhóm 21 hợp chất hữu cơ khó phân hủy (POPs) nguy hại nhất theo Công ước Stockholm, đặc trưng bởi độc tính sinh học cao và khả năng tồn lưu lâu dài trong môi trường. Theo các báo cáo dịch tễ học quốc tế, hơn 90% lượng phơi nhiễm dioxin ở cơ thể người bắt nguồn từ con đường thực phẩm, trong đó các sản phẩm giàu lipid như thịt, cá và sữa đóng vai trò là vector truyền dẫn chính. Do có tính chất kỵ nước cao với hệ số phân bố octanol-nước (log Kow) dao động từ 6,0 đến 8,8, các hợp chất này dễ dàng tích tụ vào mô mỡ của động vật ăn cỏ và bài tiết qua tuyến sữa. Tại Việt Nam, sự thiếu vắng các quy chuẩn kỹ thuật cụ thể về ngưỡng giới hạn dioxin trong nền mẫu sữa tươi thương phẩm đặt ra yêu cầu cấp thiết về một công cụ phân tích chuẩn hóa.

Mục tiêu trọng tâm của nghiên cứu là xây dựng, tối ưu hóa và thẩm định quy trình phân tích 17 đồng phân thế clo độc hại ở vị trí 2,3,7,8 của PCDD/PCDF trong sữa bò tươi dựa trên phương pháp tiêu chuẩn US EPA 1613B. Nghiên cứu kết hợp kỹ thuật chiết nhanh áp suất cao với hệ thống sắc ký khí ghép nối khối phổ phân giải cao (HRGC-HRMS). Phạm vi nghiên cứu được thực hiện trên 8 mẫu sữa tươi thương phẩm thu thập tại các hệ thống siêu thị lớn ở Hà Nội vào tháng 4 năm 2018.

Ý nghĩa của luận văn thể hiện qua việc nâng cao năng lực kiểm nghiệm vi lượng độc chất với độ phân giải khối phổ đạt trên 10.000, cho phép phát hiện hàm lượng ở mức picogram (pg). Kết quả này đóng góp dữ liệu thực nghiệm quan trọng nhằm đánh giá mức độ phơi nhiễm hàng ngày (TDI) theo khuyến cáo của Tổ chức Y tế Thế giới (WHO: 1–4 pg WHO-TEQ/kg thể trọng/ngày) và đối chiếu với ngưỡng kiểm soát an toàn của Ủy ban Châu Âu (EU: 2,5 pg TEQ/g chất béo).

Cơ sở lý thuyết và phương pháp nghiên cứu

Khung lý thuyết áp dụng

Nghiên cứu vận dụng hệ thống lý thuyết về hóa học phân tích môi trường và độc chất học phân tử:

• Cơ chế gây độc qua thụ thể nhân thơm (AhR): Dioxin xâm nhập tế bào chất, liên kết ái lực cao với phức hợp thụ thể Aryl Hydrocarbon Receptor (AhR) và nhân tố chuyển vị ARNT (Aryl Hydrocarbon Receptor Nuclear Translocator). Phức hợp chuyển dịch vào nhân tế bào, tương tác chọn lọc với trình tự ADN mang yếu tố đáp ứng DRE/AHRE, kích hoạt biểu hiện quá mức của các gen đích và dẫn đến rối loạn tổng hợp protein, đột biến gen và suy giảm miễn dịch.
• Độc tính tương đương (TEF/TEQ): Trong tổng số 210 đồng loại PCDD/PCDF (75 PCDD và 135 PCDF), chỉ có 17 đồng phân chứa clo ở vị trí 2,3,7,8 mang độc tính cao. Mức độ nguy hại được định lượng bằng hệ số độc tương đương (WHO-TEF), quy ước 2,3,7,8-TCDD có hệ số TEF = 1,0; các đồng phân khác có hệ số từ 0,0001 đến 1,0. Tổng độ độc TEQ được tính bằng tổng tích số giữa nồng độ từng chất và hệ số TEF tương ứng.
• Nguyên lý pha loãng đồng vị (Isotope Dilution): Sử dụng các đồng phân đánh dấu đồng vị bền 13C12 cho 17 chất phân tích làm chất đồng hành xuyên suốt quá trình xử lý mẫu, giúp hiệu chỉnh tự động sai số do thất thoát khi chiết tách và làm sạch dịch mẫu phức tạp.

Phương pháp nghiên cứu

• Thu thập và xử lý sơ bộ mẫu: Cỡ mẫu gồm 8 mẫu sữa bò tươi đóng hộp 1 lít (ký hiệu M1 đến M8) đại diện cho các thương hiệu tiêu dùng phổ biến trên thị trường. Phương pháp lấy mẫu ngẫu nhiên tại các siêu thị lớn ở quận Cầu Giấy, Hà Nội vào tháng 4 năm 2018. Mẫu được bảo quản lạnh ở 4°C, sau đó tiến hành đông khô toàn bộ thể tích để xác định hàm ẩm và nghiền mịn bột sữa.
• Kỹ thuật chiết mẫu: Sử dụng thiết bị chiết nhanh áp suất cao Buchi E916 với lượng mẫu 1,5 g bột sữa khô trộn đều với cát sạch. Quá trình chiết thực hiện ở áp suất 100 bar, nhiệt độ 100°C qua 3 chu kỳ: chu kỳ 1 sử dụng 100% toluene, chu kỳ 2 và 3 sử dụng hỗn hợp toluene:ethanol (90:10, v/v). Lựa chọn phương pháp này giúp rút ngắn thời gian chiết từ 24 giờ (chiết Soxhlet truyền thống) xuống còn 2 giờ, tiết kiệm 70% lượng dung môi hữu cơ. Dịch chiết được làm bay hơi để xác định hàm lượng chất béo theo phương pháp cân khối lượng.
• Quy trình làm sạch dịch chiết: Dịch chất béo hòa tan trong 5 mL n-hexane, bổ sung chất chuẩn làm sạch 37Cl4-2,3,7,8-TCDD. Mẫu được tinh chế liên hoàn qua cột ghép nối gồm cột silica gel đa lớp (loại bỏ lipid, hợp chất phân cực) và cột than hoạt tính Supelco (giữ chọn lọc dioxin/furan phẳng). Cột silica gel được rửa giải bằng 100 mL hỗn hợp DCM:n-hexane (5:95, v/v), sau đó đảo ngược cột than hoạt tính và rửa giải giải hấp phụ các PCDD/F bằng 40 mL toluene.
• Phân tích thiết bị: Hệ thống sắc ký khí phân giải cao HRGC TRACE 1310 ghép nối khối phổ phân giải cao DFS (Thermo Scientific). Cột tách mao quản TG-Dioxin (60 m × 0,25 mm × 0,25 µm), khí mang Heli tinh khiết 99,999% với tốc độ 1,3 mL/phút. Chế độ ion hóa va chạm electron (EI 43 eV), nhiệt độ nguồn ion 250°C, độ phân giải khối phổ R ≥ 10.000 ở chế độ quan sát phản ứng chọn lọc (SRM).

Kết quả nghiên cứu và thảo luận

Những phát hiện chính

• Hiệu năng quy trình xử lý mẫu: Quá trình tối ưu hóa làm sạch trên hệ thống cột kép silica gel và than hoạt tính cho hiệu suất thu hồi của các chất chuẩn đánh dấu đồng vị 13C12 nằm trong khoảng 65% đến 105%. Chất chuẩn làm sạch 37Cl4-2,3,7,8-TCDD đạt hiệu suất thu hồi trung bình trên 80%, đáp ứng tiêu chuẩn nghiêm ngặt của phương pháp US EPA 1613B (giới hạn cho phép từ 25% đến 130%).
• Thông số thẩm định phương pháp: Đường chuẩn 5 điểm xây dựng trên dải nồng độ 0,5–2000 pg/µL cho hệ số tương quan tuyến tính R² > 0,999. Giới hạn phát hiện của thiết bị (IDL) đối với 17 đồng loại dao động từ 0,01 đến 0,05 pg. Giới hạn định lượng của phương pháp (MQL) tính trên chất béo sữa đạt từ 0,02 đến 0,15 pg/g lipid. Độ lặp lại và độ tái lặp của phương pháp đều có độ lệch chuẩn tương đối RSD < 15%.
• Hàm lượng chất béo và dioxin trong mẫu thực: Hàm lượng ẩm trong 8 mẫu sữa dao động từ 86,5% đến 88,2%, hàm lượng chất béo nằm trong khoảng 3,1% đến 3,8%. Tổng nồng độ độc tương đương WHO-PCDD/F-TEQ trong các mẫu sữa thương phẩm tại Hà Nội dao động từ 0,12 đến 0,48 pg TEQ/g chất béo.
• Đánh giá mức độ phơi nhiễm: Nồng độ TEQ ghi nhận trong toàn bộ 8 mẫu đều thấp hơn khoảng 5 đến 20 lần so với giới hạn tối đa cho phép của Liên minh Châu Âu (2,5 pg TEQ/g chất béo). Giá trị phơi nhiễm hấp thụ hàng ngày (TDI) ước tính cho người trưởng thành tiêu thụ trung bình 300 mL sữa/ngày đạt mức 0,024–0,098 pg TEQ/kg thể trọng/ngày, chỉ chiếm khoảng 2,4%–4,9% ngưỡng dung nạp an toàn dưới của WHO (1–4 pg TEQ/kg thể trọng/ngày).

Thảo luận kết quả

Dữ liệu phân tích sắc ký đồ tổng ion (TIC) và sắc ký đồ ion định lượng (SIM/SRM) cho thấy các pic sắc ký của 17 đồng phân PCDD/F tách rời hoàn toàn khỏi đường nền và các chất gây nhiễu, thời gian lưu duy trì ổn định trong khoảng 30 đến 56 phút. Phổ phân bố đồng loại có thể được biểu diễn trực quan qua biểu đồ cơ cấu đồng phân, trong đó các đồng phân clo hóa cao như OCDD, 1,2,3,4,6,7,8-HpCDD và 2,3,4,7,8-PeCDF chiếm tỷ trọng đóng góp lớn nhất vào tổng độ độc TEQ.

Nguyên nhân mức tích lũy dioxin trong các mẫu sữa khảo sát ở mức thấp là do các trang trại bò sữa cung cấp nguyên liệu thương phẩm hiện nay chủ yếu áp dụng mô hình nuôi nhốt tập trung, sử dụng nguồn thức ăn thô xanh và thức ăn hỗn hợp được kiểm soát, cách xa các khu công nghiệp luyện kim hoặc bãi chôn lấp rác thải. Khi so sánh với các nghiên cứu tương đồng tại các nước công nghiệp phát triển (mức trung bình từ 0,8 đến 1,6 pg TEQ/g chất béo) và các nước trong khu vực Đông Nam Á (0,3–0,9 pg TEQ/g chất béo), sữa tươi thương phẩm trên thị trường Hà Nội có chỉ số an toàn cao về dư lượng độc chất hữu cơ khó phân hủy.

Đề xuất và khuyến nghị

• Ban hành quy chuẩn kỹ thuật quốc gia: Bộ Y tế cùng Bộ Nông nghiệp và Phát triển Nông thôn cần xây dựng và ban hành Quy chuẩn Kỹ thuật Quốc gia (QCVN) trước năm 2026 quy định ngưỡng giới hạn tối đa cho phép của tổng hàm lượng WHO-PCDD/F-TEQ trong sữa và các sản phẩm từ sữa ở mức ≤ 2,5 pg/g chất béo nhằm hoàn thiện hành lang pháp lý bảo vệ người tiêu dùng.
• Thiết lập mạng lưới quan trắc an toàn thực phẩm định kỳ: Cục An toàn thực phẩm chủ trì triển khai chương trình giám sát bán niên với quy mô tối thiểu 100 mẫu sữa/năm tại các vùng sản xuất nguyên liệu trọng điểm, duy trì tỷ lệ kiểm soát mẫu đạt chuẩn vệ sinh hóa chất trên 99%.
• Chuyển giao và chuẩn hóa quy trình phân tích HRGC-HRMS: Bộ Khoa học và Công nghệ đẩy mạnh đầu tư và chuyển giao công nghệ phân tích sắc ký khối phổ phân giải cao theo tiêu chuẩn US EPA 1613B tới 5 phòng thí nghiệm trọng điểm quốc gia trước quý IV/2025, đảm bảo độ thu hồi chuẩn > 70% và sai số lặp lại RSD < 15%.
• Kiểm soát chuỗi cung ứng thức ăn chăn nuôi: Các doanh nghiệp sản xuất và chế biến sữa cần kiểm định định kỳ 3 tháng/lần đối với nguồn thức ăn ủ chua, đồng cỏ chăn thả và nguồn nước chuồng trại, đảm bảo phát hiện sớm nguy cơ nhiễm chéo dioxin từ khí thải công nghiệp lân cận.

Đối tượng nên tham khảo luận văn

• Nghiên cứu viên và kiểm nghiệm viên Hóa học phân tích: Cung cấp thông số kỹ thuật chi tiết về điều kiện vận hành HRGC-HRMS, quy trình rửa giải phân đoạn trên cột ghép nối silica gel - than hoạt tính và kỹ thuật pha loãng đồng vị để định lượng siêu vết.
• Cơ quan quản lý an toàn vệ sinh thực phẩm và môi trường: Làm căn cứ khoa học và cơ sở dữ liệu thực chứng phục vụ công tác hoạch định chính sách, xây dựng tiêu chuẩn kỹ thuật quốc gia về kiểm soát chất POPs trong chuỗi thực phẩm.
• Kỹ thuật viên tại các nhà máy chế biến sữa và trang trại chăn nuôi: Ứng dụng quy trình đánh giá rủi ro tồn dư hóa chất độc hại trong nguyên liệu sữa đầu vào, hoàn thiện hệ thống quản lý an toàn chuỗi cung ứng theo tiêu chuẩn ISO/IEC 17025.
• Giảng viên, học viên cao học và sinh viên ngành Hóa học, Môi trường, Công nghệ sinh học: Nguồn tài liệu học thuật giá trị về kỹ thuật sắc ký khí khối phổ phân giải cao và cơ chế tích lũy sinh học của độc chất môi trường.

Câu hỏi thường gặp

1. Vì sao dioxin và furan lại có xu hướng tích lũy chọn lọc trong chất béo của sữa?
Dioxin và furan là các hợp chất có độ phân cực cực thấp và tính kỵ nước rất cao, thể hiện qua hệ số phân bố log Kow từ 6,0 đến 8,8. Khi gia súc ăn phải cỏ hoặc hít bụi nhiễm dioxin, độc chất không bị chuyển hóa hay đào thải qua nước tiểu mà liên kết bền vững vào mô mỡ và bài tiết trực tiếp theo các hạt cầu chất béo trong sữa.

2. Kỹ thuật HRGC-HRMS mang lại ưu thế gì so với GC-MS thông thường trong phân tích dioxin?
Hệ thống HRGC-HRMS vận hành ở độ phân giải khối phổ cao (R ≥ 10.000), có khả năng phân tách chính xác các ion phân tử có khối lượng danh định gần nhau. Điều này giúp loại bỏ triệt để các tín hiệu nhiễu từ nền mẫu chất béo phức tạp và các hợp chất đa clo khác như PCB, đạt giới hạn phát hiện siêu vết ở mức dưới 0,05 pg.

3. Tại sao phương pháp bắt buộc phải sử dụng chất chuẩn đánh dấu đồng vị 13C12?
Các chất chuẩn đánh dấu đồng vị 13C12 có đặc tính hóa lý và hành vi sắc ký hoàn toàn tương đồng với các chất phân tích tự nhiên (native), nhưng khác biệt về khối lượng phân tử. Việc bổ sung chuẩn 13C12 giúp tự động bù trừ toàn bộ lượng thất thoát qua các bước chiết xuất và làm sạch, đảm bảo độ chính xác định lượng cao nhất.

4. Mức nồng độ dioxin trong 8 mẫu sữa tại Hà Nội có an toàn cho người tiêu dùng không?
Hàm lượng ghi nhận trong nghiên cứu dao động từ 0,12 đến 0,48 pg WHO-TEQ/g chất béo, thấp hơn nhiều so với giới hạn an toàn 2,5 pg/g của Ủy ban Châu Âu. Do đó, các mẫu sữa thương phẩm khảo sát tại Hà Nội hoàn toàn nằm trong ngưỡng an toàn đối với sức khỏe người tiêu dùng.

5. Lượng tiêu thụ dioxin hàng ngày (TDI) từ sữa tươi tại Hà Nội được tính toán dựa trên những tham số nào?
Chỉ số TDI được tính toán dựa trên giả định người Việt Nam trưởng thành có thể trọng trung bình 51,5 kg, mức tiêu thụ sữa 300 mL/ngày (tương đương 309 g), tỷ lệ chất béo trung bình trong mẫu sữa (3,1%–3,8%) và nồng độ TEQ thực nghiệm, cho ra kết quả dao động từ 0,024 đến 0,098 pg TEQ/kg/ngày.

Kết luận

• Đã tối ưu hóa thành công quy trình chiết nhanh áp suất cao trên thiết bị Buchi E916 kết hợp làm sạch bằng hệ thống cột kép silica gel đa lớp và than hoạt tính cho nền mẫu sữa bò tươi.
• Thẩm định hoàn chỉnh phương pháp phân tích 17 đồng phân PCDD/F độc hại trên hệ thống HRGC-HRMS đạt độ phân giải R ≥ 10.000, độ thu hồi chất chuẩn đồng vị đạt 65%–105% và độ lặp lại RSD < 15%.
• Đánh giá thực nghiệm trên 8 mẫu sữa thương phẩm tại Hà Nội ghi nhận hàm lượng chất béo từ 3,1% đến 3,8% và tổng độ độc TEQ từ 0,12 đến 0,48 pg/g chất béo, thấp hơn nhiều so với tiêu chuẩn Liên minh Châu Âu (2,5 pg/g).
• Mức phơi nhiễm dioxin hàng ngày (TDI) từ nguồn sữa tươi thương phẩm tại Hà Nội đạt 0,024–0,098 pg TEQ/kg thể trọng/ngày, đảm bảo an toàn tuyệt đối theo khuyến cáo của Tổ chức Y tế Thế giới.
• Quy trình phân tích đã xây dựng có tính ứng dụng thực tiễn cao, sẵn sàng phục vụ công tác kiểm nghiệm vi lượng độc chất và kiểm soát an toàn chuỗi thực phẩm tại Việt Nam.

Khai thác ngay quy trình phân tích chuẩn hóa này để nâng cao năng lực kiểm nghiệm độc chất vi lượng và xây dựng hệ thống giám sát an toàn thực phẩm hiệu quả cho đơn vị của bạn.

Trích đoạn nội dung tài liệu

CHƯƠNG 1: TỔNG QUAN 1. Giới thiệu về các dioxin/furan 1. Cấu trúc, phân loại, tên gọi Dioxin là những chất độc hại được giải phóng trong môi trường do các quá trình đốt cháy không hoàn toàn, bao gồm 75 đồng loại Policlo-Dibenzo-p-Dioxin (PCDD) và 135 đồng loại Policlo-Dibenzofuran (PCDF) [11]. PCDD PCDF Hình 1.

Công thức cấu tạo tống quát của PCDD và PCDF Số lượng các chất dioxin, furan trong từng nhóm phân loại theo số nguyên tử clo trong phân tử được đưa ra trong bảng dưới đây [15]. Số chất dioxin, furan phân loại theo số nguyên tử clo Số nguyên tử Số chất Nhóm clo thế Dioxin Furan 1 Monochloro- 2 4 2 Dichloro- 10 16 3 Trichloro- 14 28 4 Tetrachloro- 22 38 5 Pentachloro- 14 28 6 Hexachloro- 10 16 7 Heptachloro- 2 4 8 Octachloro- 1 1 Tổng 75 135 3 LUAN VAN CHAT LUONG download : add luanvanchat@agmail.2 đưa ra công thức, tên gọi và kí hiệu của một số đồng phân dioxin, furan độc. Công thức, tên gọi, kí hiệu của một số PCDD/F TT Kí hiệu CTPT CTCT Tên gọi 2,3,7,8- 2378- 1 C12H4Cl4O2 Tetrachlorodibenzo TCDD dioxin 1,2,3,7,8- 12378- 2 C12H3Cl5O2 Pentachlorodibenzo- PeCDD p-dioxin 1,2,3,4,7,8- 123478- 3 C12H2Cl6O2 Hexachlorodibenzo- HxCDD p-dioxin 1,2,3,6,7,8- 123678- 4 C12H2Cl6O2 Hexachlorodibenzo- HxCDD p-dioxin 1,2,3,7,8,9- 123789- 5 C12H2Cl6O2 Hexachlorodibenzo- HxCDD p-dioxin 1,2,3,4,6,7,8- 1234678- 6 C12HCl7O2 Heptachlorodibenzo HpCDD -p-dioxin 4 LUAN VAN CHAT LUONG download : add [e-mail] TT Kí hiệu CTPT CTCT Tên gọi Octachlorodibenzo- 7 OCDD C12Cl8O2 p-dioxin 2,3,7,8- 2378- 8 C12H4Cl4O Tetrachlorodibenzo TCDF furan 1,2,3,7,8- 12378_ 9 C12H3Cl5O Pentachlorodibenzo PeCDF furan 2,3,4,7,8- 23478- 10 C12H3Cl5O Pentachlorodibenzo PeCDF furan 1,2,3,4,7,8- 123478_ 11 C12H2Cl6O Hexachlorodibenzo HxCDF furan 1,2,3,6,7,8- 123678_ 12 C12H2Cl6O Hexachlorodibenzo HxCDF furan 2,3,4,6,7,8- 234678_ 13 C12H2Cl6O Hexachlorodibenzo HxCDF furan 5 LUAN VAN CHAT LUONG download : add [e-mail] TT Kí hiệu CTPT CTCT Tên gọi 1,2,3,7,8,9- 123789_ 14 C12H2Cl6O Hexachlorodibenzo HxCDF furan 1,2,3,4,6,7,8- 1234678_ 15 C12HCl7O Heptachlorodibenzo HpCDF furan 1,2,3,4,7,8,9- 1234789_ 16 C12HCl7O Heptachlorodibenzo HpCDF furan Octachlorodibenzo 17 OCDF C12Cl8O furan 1. Tính chất vật lý, hóa học Ở điều kiện thường, dioxin là chất rắn màu trắng, kết tinh rất mịn.

Dioxin có nhiệt độ nóng chảy và nhiệt độ sôi cao nên đây là các hợp chất rất bền vững trong môi trường tự nhiên. Đối với chất độc nhất trong nhóm này là 2,3,7,8-TCDD, một số giá trị nhiệt độ được đưa ra sau đây chứng tỏ sự bền nhiệt của các dioxin: nhiệt độ nóng chảy 305-306°C; nhiệt độ sôi 412,2°C; nhiệt độ tạo thành 750-900°C, thậm chí quá trình tạo thành dioxin còn tồn tại ngay cả ở 1200°C; dioxin bị phân hủy hoàn toàn trong khoảng nhiệt độ 1200-1400°C hoặc cao hơn. Các dioxin có áp suất bay hơi và hằng số Henry thấp. Dioxin là các chất có độ phân cực rất thấp với giá trị logarit hệ số phân bố giữa 2 pha n-octanol và nước (logKow) nằm trong khoảng 6 đến 9, trong đó 2,3,7,8-TCDD có logKow = 6,4.

Độ phân cực của dioxin rất thấp nên chúng gần như không tan trong nước. Độ tan trong nước của các dioxin giảm khi khối lượng 6 LUAN VAN CHAT LUONG download : add [e-mail] phân tử tăng. Dioxin tan tốt hơn trong các dung môi hữu cơ như 1,2-dichlorobenzen, chlorobenzen, chloroform, benzen,. và đặc biệt tan tốt trong dầu mỡ.

Đặc tính ưa dầu (lipophilic) và kị nước (hydrophobic) của dioxin liên quan chặt chẽ với độ bền vững của chúng trong cơ thể sống cũng như trong tự nhiên. Hệ số phân bố của dioxin trong các môi trường khác nhau đối với nước đều rất cao, ví dụ hệ số phân bố dioxin giữa đất và nước là 23000, giữa sinh vật và nước là 11000. Các furan có tính chất vật lí tương tự dioxin, chúng là chất rắn ở nhiệt độ thường, nhiệt độ nóng chảy và nhiệt độ sôi cao, áp suất hơi và hằng số định luật Henry thấp, giá trị logKow cao nên các furan cũng tan rất ít trong nước và tan tốt trong dầu mỡ.3 thống kê các tính chất vật lý cơ bản của các đồng phân dioxin, furan [15]. Tính chất vật lý của các dioxin và furan Áp suất hơi Độ tan Hằng số Hợp chất Log Kow (mm Hg, 25oC) (mg L-1, 25 oC) Henry TCDD 8,1 × 10-7 6,4 3,5 × 10-4 1,35 × 10-3 PeCDD 7,3 × 10-10 6,6 1,2 × 10-4 1,07 × 10-4 HxCDD 5,9 × 10-11 7,3 4,4 × 10-6 1,83 × 10-3 HpCDD 3,2 × 10-11 8,0 2,4 × 10-6 5,14 × 10-4 OCDD 8,3 × 10-13 8,2 7,4 × 10-8 2,76 × 10-4 TCDF 2,5 × 10-8 6,2 4,2 × 10-4 6,06 × 10-4 PeCDF 2,7 × 10-9 6,4 2,4 × 10-4 2,04 × 10-4 HxCDF 2,8 × 10-10 7,0 1,3 × 10-5 5,87 × 10-4 HpCDF 9,9 × 10-11 7,9 1,4 × 10-6 5,76 × 10-4 OCDF 3,8 × 10-12 8,8 1,4 × 10-6 4,04 × 10-5 Dioxin là các hợp chất rất bền vững, chúng không có phản ứng với các axit mạnh, kiềm mạnh, chất oxi hóa mạnh khi không có chất xúc tác ngay cả ở nhiệt độ cao.

Các phản ứng hóa học của dioxin được quan tâm nghiên cứu nhằm mục đích phân hủy hoàn toàn hoặc chuyển hóa dioxin thành các dẫn xuất kém độc hơn. Các phản ứng này được thực hiện trong các điều kiện đặc biệt về nhiệt độ cao, chất xúc tác, các axit có tính oxi hóa mạnh, kiềm đặc, bức xạ hay vi sinh vật. 7 LUAN VAN CHAT LUONG download : add [e-mail] Tác động của nhiệt độ và hóa chất: Dioxin bay hơi hoàn toàn ở 800°C và phân hủy ở 1200°C đến 1400°C. Dùng chất xúc tác có thể giúp hạ nhiệt độ phản ứng phân hủy xuống 300°C.

Ở nhiệt độ khoảng 250°C, dioxin bị các axit vô cơ có tính oxi hoá mạnh phân huỷ hoàn toàn thành những chất không độc. Dưới tác dụng của kiềm đặc, nhiệt độ và áp suất cao, các nguyên tử clo bị thay thế dần bằng các nhóm hydroxyl để trở hành hợp chất ít độc. Tác động của các bức xạ điện từ: Ánh sáng mặt trời và tia tử ngoại phân huỷ dioxin theo hướng đề clo hoá, sinh ra các sản phẩm thế clo thấp hơn hoặc không chứa clo. Sự quang phân TCDD, ngoài tác dụng trực tiếp của ánh sáng mặt trời còn cần phải có các chất cung cấp hidro.

Ngoài ra, để xử lí dioxin trong nước, người ta bổ sung ozon vào nước trước khi chiếu tia tử ngoại, tốc độ quá trình phân hủy tăng nhanh, đồng thời cho sản phẩm phân hủy là CO2 và các muối vô cơ. Tác động của vi sinh vật: Vi sinh vật phân hủy dioxin với tốc độ chậm. Trong số các vi sinh vật có sẵn trong đất, nước, không khí, chỉ có dòng vi sinh vật nào sản sinh ra hidro mới có khả năng phân huỷ hết dioxin. Vi sinh vật tiết ra các enzym cắt dioxin thành các phần tử nhỏ rồi hút vào, sau đó là một loạt các phản ứng sinh hóa phức tạp, tuy nhiên quá trình khử độc xảy ra rất chậm chạp.

Độc tính của dioxin và cơ chế gây độc Độc tính: Dioxin là một trong những hợp chất độc nhất mà con người biết đến. Trong nhóm DRCs thì 2,3,7,8-TCDD là chất độc nhất, nó là chất gây ung thư cho người (ung thư tổ chức phần mềm, ung thư tiền liệt tuyến, ung thư đường hô hấp như ung thư phổi, phế quản, khí quản, thanh quản), ngoài ra nó còn là tác nhân gây ra một loạt các bệnh nguy hiểm khác như bệnh sạm da, bệnh tiểu đường, bệnh đa u tủy, u lympho ác tính, bệnh thần kinh ngoại vi,…có thể dẫn đến tử vong. Nguy hiểm hơn, 2,3,7,8- TCDD còn gây thiểu năng sinh dục cho cả nam và nữ, sinh con quái thai, dị dạng. 2,3,7,8-TCDD được Tổ chức Nghiên cứu Ung thư Quốc tế – IARC xếp vào nhóm độc loại 1 tức là nhóm gây ung thư dẫn đến tử vong đối với người.

Độc tính của dioxin được thể hiện qua giá trị liều gây chết trung bình (Median Lethal Dose – LD50), 8 LUAN VAN CHAT LUONG download : add [e-mail] tức là khối lượng chất độc trên một đơn vị thể trọng để làm chết 50% số vật thí nghiệm. Giá trị LD50 phụ thuộc vào độc tính của chất, đặc trưng loài và con đường tiếp xúc, nhìn chung LD50 càng thấp thì chất càng độc. LD50 thường được nghiên cứu trên các loài động vật rồi sử dụng các hệ số chuyển đổi để ước tính cho con người. LD50 của 2,3,7,8-TCDD đối với một số loài động vật được đưa ra trong Bảng 1.

LD50 của 2,3,7,8-TCDD đối với một số loài động vật STT Loài LD50 (mg/kg) STT Loài LD50 (mg/kg) 1 Chuột đồng 0,5 – 2,1 6 Chó 30 – 300 2 Chuột cống 22 - 100 7 Gà 25 – 50 3 Chuột nhắt 112 – 2570 8 Khỉ 70 4 Mèo 115 9 Người 60 - 70 5 Thỏ 10 - 275 Mức độ tương đối về độ độc của các PCDD/F được biểu thị thông qua một giá trị được gọi là hệ số độc tương đương (Toxic Equivalent Factor – TEF), trong đó giá trị TEF của 2,3,7,8-TCDD được quy định là 1. Giá trị TEF cho 7 đồng loại dioxin, 10 đồng loại furan theo quy định của Tổ chức Y tế Thế giới (World Health Organization- TEF, WHO-TEF) [38] được đưa ra trong Bảng 1.5 sau đây: Bảng 1. Hệ số độc tương đương của 17 đồng phân dioxin, furan WHO-TEF WHO-TEF Tên hợp chất Tên hợp chất 1998 2005 1998 2005 Dibenzo-p-Dioxin Dibenzofuran (PCDD) (PCDF) 2,3,7,8-TCDD 1 1 2,3,7,8-TCDF 0,1 0,1 1,2,3,7,8-PeCDD 1 1 1,2,3,7,8-PeCDF 0,05 0,03 1,2,3,4,7,8-HxCDD 0,1 0,1 2,3,4,7,8-PeCDF 0,5 0,3 1,2,3,6,7,8-HxCDD 0,1 0,1 1,2,3,4,7,8-HxCDF 0,1 0,1 1,2,3,7,8,9-HxCDD 0,1 0,1 1,2,3,6,7,8-HxCDF 0,1 0,1 1,2,3,4,6,7,8-HpCDD 0,01 0,01 2,3,4,6,7,8-HxCDF 0,1 0,1 9 LUAN VAN CHAT LUONG download : add [e-mail] WHO-TEF WHO-TEF Tên hợp chất Tên hợp chất 1998 2005 1998 2005 OCDD 0,0001 0,0003 1,2,3,7,8,9-HxCDF 0,1 0,1 1,2,3,4,6,7,8-HpCDF 0,01 0,01 1,2,3,4,7,8,9-HpCDF 0,01 0,01 OCDF 0,0001 0,0003 Cơ chế gây độc: Điều khác biệt giữa dioxin và các chất độc môi trường khác là dioxin có khả năng gây ảnh hưởng ngay cả ở những liều tiếp xúc rất nhỏ và ảnh hưởng có thể kéo dài từ thế hệ này sang thế hệ khác. Nghiên cứu về cơ chế gây độc đã chỉ ra rằng dioxin có khả năng ảnh hưởng tới quá trình sao mã các thông tin di truyền và tổng hợp protein tại nhân tế bào.

Việc tổng hợp protein một cách không kiểm soát của cơ thể là nguyên nhân gây ra những tai biến về sức khỏe ví dụ như bệnh ung thư. Thêm vào đó, việc gây nhiễu loạn trong quá trình sao mã cũng dẫn tới hậu quả làm thay đổi các thông tin di truyền và gây ra những đột biến về gen di truyền từ thế hệ này sang thế hệ khác. Dioxin kết hợp với chất thụ cảm nhân thơm AHR (Aryl Hydrothan Receptor), cặp phức chất này tương tác tiếp với phối tử chuyển nhân ARNT (Aryl Hydrothan Nuclear Translocator) và di chuyển vào nhân tế bào.