LỜI MỞ ĐẦU Trong những năm gần đây, sự phát triển của nền kinh tế, khoa học kĩ thuật đã tạo tiền đề cho sự ra đời của nhiều sản phẩm mới phục vụ tốt hơn cho cuộc sống con ngƣời và vấn đề chất lƣợng cuộc sống nói chung cũng nhƣ sức khỏe con ngƣời nói riêng cũng ngày càng đƣợc quan tâm nhiều hơn. Vì thế, vệ sinh an toàn thực phẩm luôn là vấn đề nhức nhối và nhận đƣợc sự quan tâm từ toàn thể xã hội. Trong quá trình sản xuất ra sản phẩm đáp ứng nhu cầu đa dạng của ngƣời tiêu dùng thì các nhà sản xuất đã sử dụng nhiều loại phụ gia thực phẩm khác nhau, mà các loại phụ gia này có thể ảnh hƣởng đến sức khỏe ngƣời tiêu dùng nếu không thực hiện đúng quy định trong sử dụng. Chính vì vậy, việc nghiên cứu, xây dựng, phát triển các quy trình phân tích, kiểm tra đánh giá việc sử dụng các loại hóa chất đặc biệt là phụ gia thực phẩm là vấn đề rất cần thiết, đáp ứng nhu cầu thực tế.
Polyphosphat là một trong những loại phụ gia thực phẩm [2], [21] đƣợc sử dụng khá phổ biến với vai trò là chất bảo quản, chất điều chỉnh độ acid trong một số loại sữa và nƣớc giải khát có hƣơng vị, chất nhũ hóa, chất giữ ẩm. và đặc biệt là đƣợc sử dụng thay thế hàn the (chất bị cấm) để tạo độ dai giòn cho sản phẩm chế biến từ thịt nhƣ xúc xích, giò chả. Tuy nhiên, nếu sử dụng polyphosphat với hàm lƣợng vƣợt quá giới hạn cho phép của Bộ y tế có thể ảnh hƣởng không tốt đến hoạt động của một số nội tiết tố trong cơ thể cũng nhƣ gây nguy cơ cao về bệnh tim mạch. Do đó, việc xác định polyphosphat là vấn đề cấp thiết nhằm đảm bảo an toàn cho sức khỏe ngƣời tiêu dùng.
Hiện nay, việc xác định polyphosphat đƣợc thực hiện bởi một số phƣơng pháp nhƣ sắc ký ion, sắc ký lớp mỏng, điện di mao quản. Trong đó, điện di mao quản sử dụng detector độ dẫn không tiếp xúc [35] đƣợc biết đến là một phƣơng pháp có nhiều ƣu điểm nhƣ trang thiết bị nhỏ gọn, thao tác, vận hành đơn giản, chi phí thấp. Vì thế, luận văn thạc sỹ khoa học ―Nghiên cứu xác định hàm lƣợng polyphosphat trong thực phẩm bằng phƣơng pháp CE-C4D‖ đƣợc thực hiện với mục tiêu hƣớng đến phát triển một phƣơng pháp đơn giản, hiệu quả, không chỉ phù 1 LUAN VAN CHAT LUONG download : add luanvanchat@agmail.com hợp cho việc phân tích hàm lƣợng polyphosphat trong phòng thí nghiệm mà còn có thể tối ƣu hóa thiết bị cho mục đích phân tích hiện trƣờng. Đề tài hi vọng sẽ đóng góp một phần nhỏ bé vào việc kiểm soát việc sử dụng polyphosphat nói riêng, phụ gia thực phẩm nói chung cũng nhƣ đảm bảo an toàn vệ sinh thực phẩm và bảo vệ sức khỏe ngƣời tiêu dùng.
2 LUAN VAN CHAT LUONG download : add luanvanchat@agmail. Chất phụ gia thực phẩm 1. Giới thiệu chung về phụ gia thực phẩm Theo Ủy ban Tiêu chuẩn thực phẩm Quốc tế (Codex Alimentarious Commission – CAC), phụ gia thực phẩm (PGTP) (food additives) là: ―một chất, có hay không có giá trị dinh dƣỡng, mà bản thân nó không đƣợc tiêu thụ thông thƣờng nhƣ một thực phẩm và cũng không đƣợc sử dụng nhƣ một thành phần của thực phẩm, việc bổ sung chúng vào thực phẩm nhằm đáp ứng yêu cầu công nghệ trong sản xuất, chế biến, đóng gói, bảo quản, vận chuyển thực phẩm nhằm cải thiện kết cấu hoặc đặc tính kĩ thuật của thực phẩm đó. PGTP không bao gồm các chất ô nhiễm hoặc các chất đƣợc bổ sung vào thực phẩm nhằm duy trì hay cải thiện thành phần dinh dƣỡng của thực phẩm‖ [2].
Nhƣ vậy, PGTP không phải là thực phẩm mà nó đƣợc thêm vào nhằm đáp ứng yêu cầu nhất định của sản phẩm. Việc sử dụng PGTP phải tuân theo quy định hiện hành của các cơ quan chức năng, ở đây là Bộ Y tế. Phân loại phụ gia thực phẩm 1. Phân loại dựa trên sức khỏe người tiêu dùng Loại ―liều lƣợng sử dụng hàng ngày không hạn chế‖ đƣợc qui định đối với các chất mà tính độc hại đã đƣợc điều tra nghiên cứu một cách thích đáng, hoặc các tính chất sinh hóa và các giai đoạn chuyển hóa đã đƣợc biết một cách tƣờng tận.
Loại ―liều lƣợng sử dụng hàng ngày có điều kiện‖ đƣợc qui định cho một số hóa chất cần thiết để chế biến một số thực phẩm đặc biệt. Loại ―liều lƣợng dụng hàng ngày tạm thời‖ đƣợc qui định đối với các chất mà tính chất độc hại chƣa đƣợc chứng minh chắc chắn, với điều kiện các kết quả nghiên cứu phải đƣợc công bố trong một thời gian nhất định. Nếu đến thời hạn mà các kết quả nghiên cứu không đƣợc trình bày rõ ràng, thì sẽ đình chỉ việc sử dụng các hóa chất này. 3 LUAN VAN CHAT LUONG download : add luanvanchat@agmail.
Phân loại theo chức năng Tùy thuộc vào chức năng mà PGTP đƣợc chia thành nhiều loại khác nhau: chất điều chỉnh độ chua, chất tạo ngọt, chất bảo quản, chất chống vón cục, chất chống tạo bọt, axit, chất chống oxy hóa, chất độn, chất tạo màu, chất giữ màu, chất tạo nhũ, chất làm cứng, chất xử lí bột, chất tăng hƣơng vị, chất tạo bọt, chất làm ẩm, chất tạo keo, chất làm bóng, chất khí đẩy, chất tạo xốp, chất ổn định, chất làm đặc,. Vai trò của phụ gia thực phẩm Các chất PGTP đƣợc thêm vào nhằm đáp ứng nhiều nhu cầu của ngƣời sử dụng nhƣ: Tạo đƣợc nhiều sản phẩm phù hợp với sở thích và khẩu vị của ngƣời tiêu dùng. Giữ đƣợc chất lƣợng toàn vẹn của thực phẩm cho tới khi sử dụng. Tạo điều kiện thuận lợi cho quá trình sản xuất, chế biến thực phẩm và tăng giá trị thƣơng phẩm trên thị trƣờng.
Kéo dài thời gian sử dụng của thực phẩm. Đáp ứng một số nhu cầu đặc biệt của ngƣời tiêu dùng, ví dụ đƣờng hóa học tạo vị ngọt cho thực phẩm nhƣng chúng không hoặc ít sinh năng lƣợng nên đƣợc sử dụng để thay thế đƣờng cho bệnh nhân đái tháo đƣờng và bệnh nhân béo phì. Duy trì, cải thiện độ đặc, kết cấu và các đặc tính giác quan khác nhƣ màu sắc, mùi vị. Hỗ trợ quá trình đóng gói, vận chuyển, bảo quản thực phẩm.
Bên cạnh những lợi ích mà PGTP đem lại thì chúng cũng có những ảnh hƣởng không tốt đối với ngƣời và súc vật ở một liều nhất định và với liều lƣợng cao hơn, ngay cả đối với những hóa chất đƣợc coi là không độc, chúng cũng gây ra những hậu quả đáng ngại với những triệu chứng không đặc hiệu nhƣ cản trở cơ học đƣờng tiêu hóa dạ dày, ruột, thay đổi áp lực thẩm thấu và mất cân bằng dinh dƣỡng [30]. Vì vậy, các chất PGTP phải nằm trong danh mục cho phép sử dụng và đảm 4 LUAN VAN CHAT LUONG download : add luanvanchat@agmail.com bảo các yêu cầu về kĩ thuật, hàm lƣợng và vệ sinh an toàn thực phẩm theo quy định hiện hành. Một số PGTP thƣờng dùng: màu thực phẩm, chất tạo ngọt, chất bảo quản, điều vị, chất nhũ hóa, chất làm bóng, chất giữ ẩm, chất tạo xốp, chất ổn định, chất làm dày chất độn, chất tạo xốp, hƣơng liệu. Trong số các loại phụ gia hiện nay, polyphosphat là nhóm phụ gia đƣợc sử dụng khá rộng rãi với vai trò chất tạo phức kim loại, chất điều chỉnh độ acid, chất nhũ hóa, chất làm bóng, chất giữ ẩm, chất tạo xốp, chất ổn định, chất làm dày [2].
Tổng quan về polyphosphat 1. Cấu trúc Polyphosphat (polyPs) là một trong những loại phụ gia thực phẩm đƣợc phép sử dụng với mã số INS là 452 (INS- International Numbering System - là hệ thống chỉ số đánh số cho mỗi chất phụ gia do CAC xây dựng trong quá trình chế biến, bảo quản thực phẩm). Polyphosphat có công thức chung là M(n+2)PnO(3n+1). Nó là muối hoặc este hình thành từ các ion PO43-.
Khi một lƣợng nhất định các đơn phân tử phosphat đơn giản liên kết với nhau hình thành cấu trúc phức tạp hơn, đƣợc gọi là polyphosphat. Cấu trúc chung của polyphosphat Thông thƣờng, trong cấu trúc phân tử của polyPs có nhóm PO43- với cấu trúc tứ diện; đây là nơi mà bốn nguyên tử oxy đƣợc liên kết với một nguyên tử photpho trung tâm (hình 1. Các nguyên tử còn lại liên quan đến cấu trúc tổng thể phụ thuộc vào loại phosphat. Ví dụ, một phân tử orthophosphat có 3 nguyên tử hydro gắn với ba trong bốn nguyên tử oxy: một trong những nguyên tử oxy có liên kết đôi với photpho và do đó không thể liên kết với các nguyên tử khác.
Trong khi đó, natri 5 LUAN VAN CHAT LUONG download : add luanvanchat@agmail.com triphosphat gồm có 3 nhóm phosphat kết nối với nhau để tạo thành một chuỗi bằng cách chia sẻ một nguyên tử oxy giữa các nhóm phosphat khác nhau và có 5 nguyên tử natri tham gia liên kết trong cấu trúc phân tử [21] (hình 1. Cấu trúc của nhóm PO43- Hình 1. Cấu trúc của natri tripolyphosphat 1. Phân loại Phân loại theo cấu trúc phân tử Tùy thuộc vào độ dài chuỗi phosphat mà polyphosphat đƣợc chia thành nhiều loại khác nhau: Orthophosphat: 1 nhóm phosphat Pyrophosphat (diphosphat): 2 nhóm phosphat Tripolyphosphat: 3 nhóm phosphat Polyphosphat: từ 4 nhóm phosphat trở lên Bảng 1.
Một số loại polyphosphat thường được sử dụng hiện nay Tên gọi Công thức %P2O5 pH trong dung dịch 1% Pyrophosphat disodium Na2P2O7 63,9 4÷4,3 Pyrophosphat tetrasodium Na4P2O5 53,4 10÷10,5 Tripolyphosphat pentasodium Na5P3O10 57,9 >9,2 Pentaphosphat heptasodium Na7P5O16 62 8,2÷8,6 Metaphosphat (NaPO4)n 69,6 6,3÷7,5 Pyrophosphat tetrapotassium K4P2O5 43,2 10,3 6 LUAN VAN CHAT LUONG download : add luanvanchat@agmail.com Phân loại theo cách thức sử dụng trong sản phẩm Phosphat đơn: chỉ dùng duy nhất một loại polyphosphat có trong sản phẩm. Phosphat phối trộn: trong sản phẩm, các loại polyphosphat thƣờng đƣợc sử dụng kết hợp với nhau để tạo ra sản phẩm có chất lƣợng đồng nhất do mỗi loại polyphosphat có tác dụng, pH, thời gian tác động và khả năng hòa tan khác nhau. Phosphat phối trộn thƣờng đƣợc chia thành 3 loại: Superbind K70, Superbind P220 (hai loại này gồm tripolyphosphat E151 và polyphosphat E152) và Superbind P270 (là hỗn hợp của pyrophosphat E450, tripolyphosphat E451 và một số thành phần khác nhƣ natri erythobat E316, natri glutamat E621 và natri nitrit E250. Tính chất Các muối phosphat nói chung không có màu.
Tất cả muối kiềm của PolyPs đều tan trong nƣớc. Trong đó: Kali pyrophosphat tan rất nhiều, 100 g nƣớc có thể hòa tan đến 187,4 g K4P2O7. Tuy nhiên, nhóm muối Kurrol và Maddrell (đại tinh thể phân tử natri polyphosphat) lại không tan trong nƣớc, riêng nhóm muối Kurrol tan đƣợc trong dung dịch muối kiềm hóa trị I (trừ muối của K+). Các PolyPs tƣơng đối ổn định trong dung dịch nƣớc trung tính.