XÁC ĐỊNH ĐỒNG THỜI MỘT SỐ DẠNG PHOSPHATE TRONG THỰC PHẨM BẰNG PHƢƠNG PHÁP SẮC KÝ TRAO ĐỔI ION

• Tác giả: Đỗ Thị Hồng Thuý
• Người hướng dẫn: PGS. Nguyễn Thị Ánh Hường
• Trường học: Trường Đại học Khoa học Tự nhiên
• Chuyên ngành: Hóa phân tích
• Đề tài: Xác định đồng thời một số dạng phosphate trong thực phẩm bằng phương pháp sắc ký trao đổi ion
• Loại tài liệu: Luận văn thạc sĩ khoa học
• Năm xuất bản: 2024
• Địa điểm: Hà Nội

• LỜI CẢM ƠN
• 1. CHƯƠNG 1: TỔNG QUAN
• 1.1. Tổng quan về nhóm phosphate
• 1.2. Vai trò của phosphate
• 1.3. Tổng quan về một số dạng phosphate làm chất phụ gia thực phẩm
• 1.4. Tác dụng bất lợi của nhóm phosphate
• 1.5. Tổng quan các phương pháp phân tích hàm lượng nhóm phosphate
• 1.5.1. Phương pháp cộng hưởng từ hạt nhân (NMR)
• 1.5.2. Phương pháp điện di mao quản
• 1.5.3. Phương pháp sắc ký lỏng (LC)
• 1.5.4. Sắc ký trao đổi ion
• 1.5.5. Tổng quan về phương pháp sắc kí trao đổi ion
• 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. Thiết bị và hóa chất
• 2.2.1. Thiết bị và dụng cụ
• 2.2.2. Khảo sát điều kiện tối ưu trên thiết bị sắc kí trao đổi ion detector độ dẫn
• 2.3. Thông tin và quy trình xử lý mẫu phân tích
• 2.3.1. Thông tin mẫu
• 2.3.2. Quy trình xử lý mẫu phân tích
• 2.4. Các thông số đánh giá độ tin cậy của phương pháp phân tích
• 2.4.1. Độ đặc hiệu của phương pháp
• 2.4.2. Giới hạn phát hiện và giới hạn định lượng của phương pháp
• 2.4.3. Đường chuẩn của phương pháp
• 2.4.4. Độ lặp lại (độ chụm) của phương pháp
• 2.4.5. Độ thu hồi (độ đúng) của phương pháp
• 3. CHƯƠNG 3: KẾT QUẢ VÀ THẢO LUẬN
• 3.1. Khảo sát điều kiện phân tích đồng thời một số dạng phosphate trong thực phẩm bằng phương pháp sắc ký trao đổi ion với detector độ dẫn
• 3.2. Khảo sát chương trình gradient nồng độ KOH
• 3.3. Khảo sát quy trình xử lý mẫu
• 3.4. Xác nhận giá trị của phương pháp. Tính đặc hiệu/ chọn lọc
• 3.5. Xây dựng đường chuẩn
• 3.6. Giới hạn phát hiện (LOD), giới hạn định lượng (LOQ)
• 3.7. Độ chụm (độ lặp lại) của phương pháp
• 3.8. Độ đúng (độ thu hồi) của phương pháp
• 3.9. Phân tích mẫu thực tế
• TÀI LIỆU THAM KHẢO

I. Tổng Quan Về Phosphate Trong Thực Phẩm Vai Trò Tác Hại

Nhóm phosphate là thành phần thiết yếu, có mặt trong cấu trúc acid nucleic, adenosine triphosphate, phospholipid màng tế bào. Chúng tham gia vào truyền tín hiệu tế bào thông qua phosphoryl hóa. Ở người, 85% phosphate có trong xương và răng, 10-15% ở mô mềm và <1% ở dịch ngoại bào. Cân bằng nội môi phosphate duy trì nhờ cân bằng giữa hấp thu ở ruột, bài tiết qua thận và dòng vào-ra khỏi xương. Yếu tố tăng trưởng nguyên bào sợi 23 (FGF23) và hormone tuyến cận giáp (PTH) đóng vai trò trung tâm. Lượng phosphate ăn vào hàng ngày đạt ≥ 1500 mg, 40-80% tổng lượng phosphate vào được hấp thu qua ruột. Có hai cơ chế hấp thụ phosphate ở ruột: hấp thụ thụ động và vận chuyển qua chất đồng vận chuyển phosphate phụ thuộc natri Npt2b. Calcitriol điều hòa sự vận chuyển phosphate. Lượng phosphate dư thừa được bài tiết qua nước tiểu. Theo một nghiên cứu, chế độ ăn uống quá nhiều phosphate có thể dẫn đến các vấn đề sức khỏe nghiêm trọng như bệnh tim mạch [14, 23, 47] và bệnh thận mãn tính [13].

1.1. Phosphate Vô Cơ và Phosphate Hữu Cơ Nguồn Gốc Hấp Thu

Phosphate hấp thu vào cơ thể ở trạng thái oxy hóa (V) dưới hai dạng chủ yếu: phosphate hữu cơ và phosphate vô cơ. Phosphate ở dạng ester hữu cơ tự nhiên có trong nhiều loại thực phẩm, bao gồm thịt, khoai tây, bánh mì (40-60% được hấp thụ qua đường tiêu hóa [37]). Phosphate vô cơ được bổ sung vào thực phẩm như chất phụ gia và chất bảo quản (hấp thu qua đường tiêu hóa). Các loại thực phẩm chứa phosphate vô cơ thường là thịt chế biến, giăm bông, xúc xích, cá đóng hộp, đồ nướng, nước coca cola và các loại nước giải khát khác. Phosphate vô cơ được phép sử dụng làm phụ gia thực phẩm phổ biến trong nhiều sản phẩm [1, 34].

1.2. Vai Trò của Phosphate trong Thực Phẩm và Chế Biến Công Nghiệp

Ester phosphate hữu cơ được tìm thấy chủ yếu trong thực phẩm giàu protein như các sản phẩm từ sữa, cá, thịt, xúc xích và trứng (40% đến 60% được hấp thu lại [37]). Trong các sản phẩm ngũ cốc, các loại hạt và cây họ đậu, phosphate chủ yếu ở dạng acid phytic (hexaphospho-inositol) (không thể phân hủy trong ruột người do thiếu enzyme phytase [5]). Hàm lượng phosphate trong thực phẩm chế biến công nghiệp cao hơn nhiều so với thực phẩm tự nhiên. Phosphate thường được sử dụng làm chất phụ gia trong sản xuất thực phẩm công nghiệp: chất bảo quản, chất điều chỉnh độ acid, chất làm dày và chất nhũ hóa. Theo Thông tư 24/2019/TT-BYT, natri phosphate (E339), kali phosphate (E340), canxi phosphate (E341), diphosphate (E450), triphosphate (E451) và polyphosphate (E452) được phép sử dụng trong thực phẩm [1].

1.3. Tác Dụng Bất Lợi Của Nhóm Phosphate Đến Sức Khỏe

Mặc dù phospho là một thành phần thiết yếu của cơ thể con người, nhưng nguyên tố này luôn xuất hiện ở trạng thái oxy hóa (V) dưới dạng phosphate tự do hoặc phosphate liên kết. Nó được hấp thụ và có vai trò trong hình thành cấu trúc chủ yếu ở dạng phosphate (HPO2− 4). Tuy nhiên, lượng phospho trong chế độ ăn uống và môi trường có thể đến từ các dạng phospho (V) khác. Nếu tiêu thụ nồng độ phosphate quá cao hoặc quá thấp đều có thể dẫn đến các vấn đề sức khỏe nghiêm trọng như bệnh tim mạch [14, 23, 47], bệnh thận mãn tính [13]. Do đó, việc kiểm soát lượng hàm lượng nhóm phụ gia phosphate trong thực phẩm và đồ uống để không ảnh hưởng tới sức khỏe là điều rất đáng được quan tâm.

II. Vấn Đề Kiểm Soát Hàm Lượng Phosphate Trong Thực Phẩm

Ngày nay, việc tiêu thụ các thực phẩm và đồ uống chế biến sẵn không ngừng tăng lên, kéo theo nguy cơ mắc các bệnh béo phì, tiểu đường tuýp II, rối loạn thần kinh, ung thư, thậm chí dẫn tới tử vong [6, 10, 12, 16, 17, 25, 32, 33, 43, 46]. Trong quy trình sản xuất, phụ gia thực phẩm được thêm vào nhằm duy trì hoặc cải thiện chất lượng sản phẩm: tăng cường độ đặc, màu sắc, hương vị, độ ẩm, hạn sử dụng, khả năng chống oxi hóa, hoặc để ngăn chặn sự phát triển của vi khuẩn và nấm mốc [29]. Theo Thông tư số 24/2019/TT-BYT, có khoảng 400 phụ gia thực phẩm được phép sử dụng trong thực phẩm [1]. Phosphate là một nhóm phụ gia thực phẩm được sử dụng phổ biến bởi khả năng làm tăng tính giữ nước, cải thiện cấu trúc, giữ màu và hương vị của các sản phẩm được chế biến từ thịt, cá, sữa, bánh nướng và nước giải khát.

2.1. Phụ Gia Phosphate Lợi Ích và Rủi Ro Tiềm Ẩn trong Thực Phẩm

Nhóm phosphate là một thành phần thiết yếu trong cơ thể, tham gia vào nhiều chức năng quan trọng như cấu tạo xương và răng, các hoạt động liên quan đến cơ bắp, dẫn truyền thần kinh và chuyển hóa năng lượng. Phosphate cũng có mặt trong nhiều loại thực phẩm, đặc biệt là các sản phẩm từ động vật, ngũ cốc nguyên hạt, và các loại hạt.Tuy nhiên, khi tiêu thụ nồng độ phosphate quá cao hoặc quá thấp đều có thể dẫn đến các vấn đề sức khỏe nghiêm trọng. Do đó, việc kiểm soát lượng hàm lượng nhóm phụ gia phosphate trong thực phẩm và đồ uống để không ảnh hưởng tới sức khỏe là điều rất đáng được quan tâm.

2.2. Các Phương Pháp Phân Tích Phosphate Hiện Nay Ưu và Nhược Điểm

Hiện nay, có nhiều phương pháp đã được áp dụng để xác định hàm lượng các phụ gia nhóm phosphate trong thực phẩm và đồ uống như sắc ký lớp mỏng (TLC) [40], điện di mao quản (CE) [21, 42], quang phổ cộng hưởng từ hạt nhân (NMR) [19, 22], sắc ký lỏng (HPLC) [30], sắc ký trao đổi ion (IC) [9, 20, 24, 44]. Trong đó, phương pháp sắc ký ion (IC) là phương pháp được ưu tiên lựa chọn để phân tích một số dạng phosphate trong các nền mẫu thực phẩm, bởi độ nhạy, chính xác và hiệu suất thu hồi cao.

III. Phương Pháp Sắc Ký Trao Đổi Ion Xác Định Phosphate Nguyên Lý

Phương pháp sắc ký trao đổi ion (IC) là kỹ thuật phân tích hiệu quả để xác định đồng thời các ion trong mẫu. Phương pháp này dựa trên ái lực khác nhau của các ion đối với pha tĩnh mang điện tích trái dấu. Các ion trong mẫu sẽ cạnh tranh với các ion trên pha tĩnh để liên kết, ion nào có ái lực mạnh hơn sẽ lưu lại trên cột lâu hơn, từ đó tách các ion ra khỏi nhau. Sau khi tách, các ion được phát hiện bằng detector độ dẫn hoặc các loại detector khác. Việc lựa chọn detector phù hợp phụ thuộc vào tính chất của các ion cần phân tích.

3.1. Ưu Điểm của Sắc Ký Trao Đổi Ion IC Trong Phân Tích Phosphate

Sắc ký trao đổi ion có độ nhạy cao, cho phép phát hiện và định lượng các ion phosphate ở nồng độ rất thấp. Nó có độ chọn lọc tốt, giúp phân tách các ion phosphate khác nhau một cách hiệu quả. Độ chính xác của sắc ký trao đổi ion rất cao. Nó còn có khả năng phân tích đồng thời nhiều ion, giúp tiết kiệm thời gian và chi phí. Ngoài ra, sắc ký trao đổi ion còn có thể được sử dụng để phân tích nhiều loại mẫu khác nhau, bao gồm cả mẫu thực phẩm phức tạp.

3.2. Các Yếu Tố Ảnh Hưởng Đến Quá Trình Sắc Ký Trao Đổi Ion Phosphate

Có nhiều yếu tố ảnh hưởng đến quá trình sắc ký trao đổi ion, bao gồm: Loại cột sắc ký: Cột sắc ký có vai trò quan trọng trong việc phân tách các ion. Eluent: Thành phần và nồng độ eluent ảnh hưởng đến khả năng di chuyển của các ion trên cột. Tốc độ dòng: Tốc độ dòng ảnh hưởng đến thời gian phân tích và độ phân giải. Nhiệt độ: Nhiệt độ ảnh hưởng đến sự cân bằng giữa các ion và pha tĩnh. pH: pH ảnh hưởng đến điện tích của các ion.

IV. Quy Trình Xác Định Phosphate Bằng Sắc Ký Trao Đổi Ion Chi Tiết

Để xác định đồng thời phosphate trong thực phẩm bằng sắc ký trao đổi ion, cần thực hiện theo các bước sau: Chuẩn bị mẫu: Mẫu thực phẩm cần được xử lý để loại bỏ các chất gây nhiễu và chuyển phosphate về dạng ion. Phân tích sắc ký: Mẫu đã chuẩn bị được đưa vào hệ thống sắc ký trao đổi ion để phân tách và xác định các ion phosphate. Xử lý dữ liệu: Dữ liệu thu được từ detector được xử lý để định lượng các ion phosphate. Cần tối ưu hóa các điều kiện phân tích để đảm bảo độ chính xác và độ nhạy của phương pháp.

4.1. Chuẩn Bị Mẫu Thực Phẩm Chiết Xuất và Làm Sạch Hiệu Quả

Quá trình chuẩn bị mẫu là bước quan trọng ảnh hưởng đến kết quả phân tích. Mẫu thực phẩm thường chứa nhiều chất gây nhiễu, do đó cần được xử lý để loại bỏ các chất này trước khi đưa vào hệ thống sắc ký. Các phương pháp chiết xuất thường được sử dụng bao gồm chiết bằng nước, chiết bằng dung môi hữu cơ và chiết pha rắn (SPE). Sau khi chiết xuất, mẫu cần được làm sạch để loại bỏ các chất béo, protein và các chất gây nhiễu khác. Các phương pháp làm sạch thường được sử dụng bao gồm lọc, ly tâm và sử dụng cột làm sạch SPE.

4.2. Tối Ưu Hóa Điều Kiện Sắc Ký Eluent Tốc Độ Dòng và Nhiệt Độ

Để đạt được độ phân giải và độ nhạy cao, cần tối ưu hóa các điều kiện sắc ký. Việc lựa chọn eluent phù hợp là rất quan trọng, eluent phải có khả năng hòa tan các ion phosphate và tạo ra sự khác biệt về ái lực giữa các ion và pha tĩnh. Tốc độ dòng và nhiệt độ cũng ảnh hưởng đến quá trình phân tách, tốc độ dòng quá cao có thể làm giảm độ phân giải, trong khi tốc độ dòng quá thấp có thể kéo dài thời gian phân tích. Nhiệt độ có thể ảnh hưởng đến sự cân bằng giữa các ion và pha tĩnh, do đó cần được kiểm soát chặt chẽ.

4.3. Detector Độ Dẫn Nguyên Tắc Hoạt Động và Lựa Chọn Tối Ưu

Detector độ dẫn là loại detector phổ biến được sử dụng trong sắc ký trao đổi ion. Detector này đo độ dẫn điện của dung dịch sau khi các ion được tách ra khỏi cột sắc ký. Độ dẫn điện tỷ lệ thuận với nồng độ của các ion, do đó có thể sử dụng detector độ dẫn để định lượng các ion phosphate. Việc lựa chọn detector độ dẫn phù hợp phụ thuộc vào nồng độ của các ion cần phân tích và các yêu cầu về độ nhạy và độ chính xác.

V. Nghiên Cứu Xác Định Đồng Thời Phosphate Trong Mẫu Thực Tế

Nghiên cứu của Đỗ Thị Hồng Thúy đã khảo sát điều kiện phân tích đồng thời một số dạng phosphate trong thực phẩm bằng phương pháp sắc ký trao đổi ion với detector độ dẫn. Nghiên cứu này đã khảo sát chương trình gradient nồng độ KOH và quy trình xử lý mẫu, đồng thời xác nhận giá trị của phương pháp bằng cách đánh giá tính đặc hiệu, xây dựng đường chuẩn, xác định giới hạn phát hiện (LOD) và giới hạn định lượng (LOQ), đánh giá độ chụm (độ lặp lại) và độ đúng (độ thu hồi) của phương pháp. Kết quả nghiên cứu cho thấy phương pháp sắc ký trao đổi ion có thể được sử dụng để phân tích phosphate trong mẫu thực tế.

5.1. Khảo Sát Chương Trình Gradient Nồng Độ KOH Để Tách Phosphate

Nghiên cứu đã khảo sát các chương trình gradient khác nhau của dung dịch KOH để tối ưu hóa quá trình tách các ion phosphate. Kết quả cho thấy chương trình gradient phù hợp có thể cải thiện đáng kể độ phân giải và độ nhạy của phương pháp. Việc lựa chọn chương trình gradient phụ thuộc vào thành phần của mẫu và các ion phosphate cần phân tích.

5.2. Đánh Giá Quy Trình Xử Lý Mẫu Chiết Xuất Làm Sạch và Pha Loãng

Quy trình xử lý mẫu đóng vai trò quan trọng trong việc đảm bảo độ chính xác và độ tin cậy của kết quả phân tích. Nghiên cứu đã đánh giá các phương pháp chiết xuất, làm sạch và pha loãng khác nhau để tối ưu hóa quy trình xử lý mẫu. Kết quả cho thấy việc lựa chọn phương pháp xử lý mẫu phù hợp có thể loại bỏ các chất gây nhiễu và cải thiện độ thu hồi của các ion phosphate.

5.3. Xác Nhận Giá Trị Phương Pháp Độ Chụm Độ Đúng và Giới Hạn Phát Hiện

Để đảm bảo chất lượng của phương pháp phân tích, cần xác nhận giá trị của phương pháp bằng cách đánh giá các thông số như độ chụm, độ đúng và giới hạn phát hiện. Nghiên cứu đã đánh giá các thông số này và so sánh với các tiêu chí của AOAC. Kết quả cho thấy phương pháp sắc ký trao đổi ion có độ chụm, độ đúng và giới hạn phát hiện phù hợp để phân tích phosphate trong mẫu thực phẩm.

VI. Kết Luận Sắc Ký Trao Đổi Ion Công Cụ Đắc Lực Phân Tích Phosphate

Phương pháp sắc ký trao đổi ion là một công cụ đắc lực để xác định đồng thời phosphate trong thực phẩm. Phương pháp này có độ nhạy, độ chính xác và độ chọn lọc cao, cho phép phân tích nhiều loại mẫu khác nhau. Việc tối ưu hóa các điều kiện phân tích và quy trình xử lý mẫu là rất quan trọng để đảm bảo chất lượng của kết quả phân tích. Nghiên cứu của Đỗ Thị Hồng Thúy đã đóng góp một phần nhỏ vào việc xây dựng một quy trình phân tích hiệu quả trong lĩnh vực kiểm soát chất lượng sản phẩm.

6.1. Ứng Dụng Rộng Rãi của Sắc Ký Trao Đổi Ion Trong Kiểm Soát Chất Lượng

Sắc ký trao đổi ion không chỉ được sử dụng để phân tích phosphate mà còn có thể được sử dụng để phân tích nhiều loại ion khác, bao gồm các ion kim loại, các ion halogen và các ion hữu cơ. Phương pháp này được ứng dụng rộng rãi trong nhiều lĩnh vực, bao gồm kiểm soát chất lượng thực phẩm, phân tích môi trường, phân tích dược phẩm và phân tích lâm sàng.

6.2. Hướng Nghiên Cứu Tương Lai Phát Triển Phương Pháp Phân Tích Tiên Tiến

Trong tương lai, cần tiếp tục nghiên cứu và phát triển các phương pháp phân tích tiên tiến hơn để xác định phosphate và các chất khác trong thực phẩm. Các phương pháp phân tích mới cần có độ nhạy cao hơn, độ chính xác cao hơn và thời gian phân tích ngắn hơn. Ngoài ra, cần phát triển các phương pháp phân tích trực tuyến để theo dõi liên tục chất lượng của thực phẩm trong quá trình sản xuất.

Tổng quan nghiên cứu

Trong bối cảnh tiêu thụ thực phẩm và đồ uống chế biến sẵn ngày càng gia tăng, việc sử dụng phụ gia thực phẩm trở nên phổ biến nhằm cải thiện chất lượng sản phẩm. Theo Thông tư số 24/2019/TT-BYT của Bộ Y tế, có khoảng 400 loại phụ gia được phép sử dụng, trong đó nhóm phosphate được sử dụng rộng rãi do khả năng tăng tính giữ nước, cải thiện cấu trúc và giữ màu sắc, hương vị cho sản phẩm. Phosphate là thành phần thiết yếu trong cơ thể, tham gia vào cấu tạo xương, răng, chuyển hóa năng lượng và dẫn truyền thần kinh. Tuy nhiên, tiêu thụ phosphate vượt mức có thể gây ra các vấn đề sức khỏe nghiêm trọng như bệnh tim mạch, bệnh thận mãn tính và rối loạn nội tiết.

Mục tiêu nghiên cứu là thiết lập quy trình xác định đồng thời một số dạng phosphate trong thực phẩm bằng phương pháp sắc ký trao đổi ion với detector độ dẫn, nhằm kiểm soát hàm lượng phosphate trong thực phẩm, đảm bảo an toàn sức khỏe người tiêu dùng. Nghiên cứu được thực hiện trên các mẫu thực phẩm phổ biến tại thị trường Hà Nội trong năm 2023-2024. Kết quả nghiên cứu góp phần nâng cao hiệu quả kiểm soát chất lượng thực phẩm, đồng thời cung cấp cơ sở khoa học cho việc quản lý và sử dụng phụ gia phosphate trong ngành công nghiệp thực phẩm.

Cơ sở lý thuyết và phương pháp nghiên cứu

Khung lý thuyết áp dụng

Luận văn dựa trên các lý thuyết và mô hình sau:

• Cân bằng nội môi phosphate: Phosphate trong cơ thể người chủ yếu tồn tại ở xương và răng (khoảng 85%), phần còn lại ở mô mềm và dịch ngoại bào. Cân bằng phosphate được điều hòa bởi hormone tuyến cận giáp (PTH) và yếu tố tăng trưởng nguyên bào sợi 23 (FGF23), ảnh hưởng đến hấp thu ruột và bài tiết thận.

• Phân loại phosphate trong thực phẩm: Bao gồm phosphate hữu cơ (ester phosphate) và phosphate vô cơ (phụ gia thực phẩm). Phosphate vô cơ được sử dụng phổ biến trong thực phẩm chế biến như thịt, cá, sữa, bánh nướng và nước giải khát.

• Phương pháp sắc ký trao đổi ion (Ion Chromatography - IC): Kỹ thuật phân tích dựa trên sự trao đổi ion giữa các ion trong mẫu và hạt nhựa trao đổi ion trong cột sắc ký. Phương pháp này ưu việt trong việc phân tích đa dạng các dạng phosphate với độ nhạy cao, độ chính xác và hiệu suất thu hồi tốt.

Các khái niệm chính bao gồm: acid phosphoric, diphosphate, triphosphate, hexametaphosphate, detector độ dẫn (Conductivity Detector), giới hạn phát hiện (LOD), giới hạn định lượng (LOQ), độ lặp lại (repeatability), độ thu hồi (recovery).

Phương pháp nghiên cứu

• Nguồn dữ liệu: Mẫu thực phẩm gồm mỳ ăn liền, bánh ngọt, bánh truyền thống, bún, miến ăn liền, thịt, xúc xích, thịt hộp được thu thập ngẫu nhiên tại thị trường Hà Nội.

• Thiết bị và hóa chất: Hệ thống sắc ký ion Dionex ICS 5000 với cột Dionex IonPac AS11 và tiền cột AG11, detector độ dẫn. Các chuẩn hóa chất gồm sodium pyrophosphate tetrabasic, sodium tripolyphosphate, sodium hexametaphosphate, acid ortho-phosphoric.

• Phương pháp phân tích: Xây dựng đường chuẩn với nồng độ chuẩn từ 5 mg/L đến 400 mg/L tùy loại phosphate. Khảo sát điều kiện tối ưu gồm chương trình gradient nồng độ KOH, kỹ thuật chiết mẫu (rung siêu âm được chọn), thời gian chiết (30 phút), nhiệt độ chiết (25 ± 5 °C), số lần chiết (1 lần). Đánh giá độ đặc hiệu, LOD, LOQ, độ lặp lại và độ thu hồi theo tiêu chuẩn AOAC.

• Timeline nghiên cứu: Thu thập mẫu và khảo sát điều kiện trong 6 tháng đầu năm 2023, thẩm định phương pháp và phân tích mẫu thực tế trong 6 tháng cuối năm 2023 đến đầu 2024.

Kết quả nghiên cứu và thảo luận

Những phát hiện chính

1. Khảo sát chương trình gradient KOH: Ba chương trình gradient được thử nghiệm. Gradient 3 với nồng độ KOH từ 20 mM đến 80 mM cho kết quả tách sắc ký tốt nhất, pic sắc nét, tín hiệu nền thấp, thời gian phân tích rút ngắn còn 18 phút. Gradient 1 và 2 cho pic chưa tách hoàn toàn hoặc tín hiệu không ổn định.

2. Kỹ thuật chiết mẫu: So sánh bốn kỹ thuật chiết trên mẫu thịt tươi, rung siêu âm cho hàm lượng phosphate cao nhất, đặc biệt với acid ortho-phosphoric, diphosphate và triphosphate. Lắc ngang và lắc vortex cho kết quả thấp hơn khoảng 10-15%.

3. Thời gian chiết mẫu: Hàm lượng phosphate ổn định khi chiết từ 30 phút trở lên, không có sự khác biệt đáng kể giữa 30, 45 và 60 phút. Do đó, 30 phút được chọn để tiết kiệm thời gian.

4. Nhiệt độ chiết mẫu: Nhiệt độ phòng (25 ± 5 °C) cho hàm lượng phosphate cao nhất, tăng nhiệt độ lên 40 °C và 50 °C làm giảm hàm lượng phân tích khoảng 5-10%, có thể do phân hủy chất phân tích.

5. Số lần chiết mẫu: Chiết một lần đạt hiệu quả tối ưu, chiết thêm lần thứ hai và ba không làm tăng đáng kể hàm lượng phosphate thu được.

6. Độ đặc hiệu và độ tin cậy của phương pháp: Phương pháp có độ đặc hiệu cao, không phát hiện tín hiệu nhiễu trên mẫu trắng. Giới hạn phát hiện (LOD) dao động từ 0,01 đến 0,02 mg/kg tùy loại phosphate. Độ lặp lại với RSD < 5%, độ thu hồi đạt 83% - 118%, phù hợp tiêu chuẩn AOAC.

Thảo luận kết quả

Việc lựa chọn chương trình gradient KOH ảnh hưởng trực tiếp đến khả năng tách và độ nhạy của phương pháp sắc ký trao đổi ion. Gradient 3 tối ưu nhờ cân bằng giữa nồng độ pha động và thời gian phân tích, phù hợp với các dạng phosphate đa dạng trong thực phẩm. Kỹ thuật chiết rung siêu âm giúp tăng hiệu quả chiết nhờ tác động cơ học làm phá vỡ cấu trúc mẫu, giải phóng phosphate tốt hơn so với các phương pháp lắc thông thường.

Nhiệt độ chiết ảnh hưởng đến sự ổn định của phosphate, nhiệt độ cao có thể gây phân hủy hoặc biến đổi hóa học, làm giảm hàm lượng thu được. Kết quả này tương đồng với các nghiên cứu trước đây về phân tích phosphate trong thực phẩm và thủy sản.

Độ đặc hiệu và độ tin cậy của phương pháp sắc ký trao đổi ion với detector độ dẫn được khẳng định qua các chỉ số LOD, LOQ, độ lặp lại và độ thu hồi, cho thấy phương pháp phù hợp để áp dụng trong kiểm soát chất lượng thực phẩm. Dữ liệu có thể được trình bày qua biểu đồ sắc ký so sánh các chương trình gradient, biểu đồ cột thể hiện ảnh hưởng của kỹ thuật chiết và nhiệt độ chiết đến hàm lượng phosphate.

Đề xuất và khuyến nghị

1. Áp dụng quy trình sắc ký trao đổi ion với detector độ dẫn để kiểm soát đồng thời các dạng phosphate trong thực phẩm chế biến, nhằm đảm bảo an toàn thực phẩm và tuân thủ quy định về hàm lượng phụ gia phosphate. Thời gian thực hiện: ngay trong năm 2024. Chủ thể thực hiện: các phòng kiểm nghiệm an toàn thực phẩm.

2. Khuyến khích sử dụng kỹ thuật chiết rung siêu âm trong xử lý mẫu để nâng cao hiệu quả phân tích, giảm sai số và tăng độ chính xác. Thời gian áp dụng: 6 tháng đầu năm 2024. Chủ thể: các phòng thí nghiệm phân tích thực phẩm.

3. Xây dựng tiêu chuẩn nội bộ về giới hạn hàm lượng phosphate trong các sản phẩm thực phẩm chế biến tại Việt Nam dựa trên kết quả phân tích thực tế và quy định hiện hành, nhằm bảo vệ sức khỏe người tiêu dùng. Thời gian: 2024-2025. Chủ thể: cơ quan quản lý nhà nước về an toàn thực phẩm.

4. Đào tạo và nâng cao năng lực cho cán bộ kỹ thuật về phương pháp sắc ký trao đổi ion và xử lý mẫu, đảm bảo quy trình phân tích được thực hiện chính xác, hiệu quả. Thời gian: liên tục từ 2024. Chủ thể: các trường đại học, viện nghiên cứu và phòng kiểm nghiệm.

Đối tượng nên tham khảo luận văn

1. Các nhà quản lý và cơ quan kiểm soát an toàn thực phẩm: Sử dụng kết quả nghiên cứu để xây dựng chính sách, quy định về sử dụng phụ gia phosphate trong thực phẩm, đảm bảo an toàn sức khỏe cộng đồng.

2. Phòng thí nghiệm phân tích thực phẩm: Áp dụng quy trình phân tích sắc ký trao đổi ion để kiểm tra hàm lượng phosphate trong các mẫu thực phẩm, nâng cao chất lượng dịch vụ kiểm nghiệm.

3. Các doanh nghiệp sản xuất và chế biến thực phẩm: Tham khảo để kiểm soát hàm lượng phosphate trong sản phẩm, đảm bảo tuân thủ quy định pháp luật và nâng cao uy tín thương hiệu.

4. Các nhà nghiên cứu và sinh viên chuyên ngành hóa phân tích, công nghệ thực phẩm: Là tài liệu tham khảo khoa học về phương pháp phân tích phosphate, góp phần phát triển nghiên cứu trong lĩnh vực an toàn thực phẩm.

Câu hỏi thường gặp

1. Phương pháp sắc ký trao đổi ion có ưu điểm gì so với các phương pháp khác trong phân tích phosphate?
   Phương pháp sắc ký trao đổi ion có độ nhạy cao, khả năng phân tích đa dạng dạng phosphate trong nhiều nền mẫu khác nhau với độ chính xác và hiệu suất thu hồi tốt. Ngoài ra, phương pháp sử dụng ít dung môi độc hại, thân thiện với môi trường.

2. Tại sao kỹ thuật chiết rung siêu âm được ưu tiên trong nghiên cứu này?
   Rung siêu âm giúp phá vỡ cấu trúc mẫu hiệu quả, tăng khả năng chiết xuất phosphate ra dung dịch, cho kết quả hàm lượng cao và ổn định hơn so với các kỹ thuật lắc thông thường.

3. Giới hạn phát hiện (LOD) và giới hạn định lượng (LOQ) của phương pháp là bao nhiêu?
   LOD dao động từ 0,01 đến 0,02 mg/kg tùy loại phosphate, trong khi LOQ được tính là khoảng 3,3 lần LOD, đảm bảo độ nhạy và chính xác phù hợp với yêu cầu kiểm nghiệm thực phẩm.

4. Có thể áp dụng phương pháp này cho các loại thực phẩm khác ngoài mẫu nghiên cứu không?
   Có, phương pháp sắc ký trao đổi ion với detector độ dẫn có thể áp dụng cho nhiều loại thực phẩm khác nhau như thủy sản, thịt, bánh kẹo, nước giải khát, nhờ khả năng phân tích đa dạng nền mẫu và các dạng phosphate khác nhau.

5. Phosphate trong thực phẩm có ảnh hưởng như thế nào đến sức khỏe người tiêu dùng?
   Tiêu thụ phosphate vượt mức có thể gây ra các vấn đề sức khỏe như bệnh tim mạch, rối loạn chức năng thận, loãng xương và rối loạn nội tiết. Do đó, kiểm soát hàm lượng phosphate trong thực phẩm là cần thiết để bảo vệ sức khỏe cộng đồng.

Kết luận

• Đã thiết lập thành công quy trình xác định đồng thời một số dạng phosphate trong thực phẩm bằng phương pháp sắc ký trao đổi ion với detector độ dẫn, đạt độ nhạy và độ chính xác cao.
• Kỹ thuật chiết rung siêu âm, thời gian chiết 30 phút và nhiệt độ phòng là điều kiện tối ưu cho việc chiết phosphate từ mẫu thực phẩm.
• Phương pháp có độ đặc hiệu cao, giới hạn phát hiện thấp, độ lặp lại và độ thu hồi phù hợp tiêu chuẩn AOAC.
• Quy trình phân tích được áp dụng hiệu quả trên các mẫu thực phẩm phổ biến tại thị trường Hà Nội, góp phần nâng cao kiểm soát chất lượng và an toàn thực phẩm.
• Đề xuất áp dụng rộng rãi phương pháp trong các phòng thí nghiệm kiểm nghiệm và xây dựng tiêu chuẩn quản lý phụ gia phosphate tại Việt Nam.

Hành động tiếp theo: Khuyến nghị các cơ quan quản lý và phòng thí nghiệm triển khai áp dụng quy trình phân tích này, đồng thời tiếp tục nghiên cứu mở rộng phạm vi mẫu và cải tiến kỹ thuật để nâng cao hiệu quả kiểm soát an toàn thực phẩm.